Файл: Курсовая работа проект ректификационной установки пояснительная записка.docx

Оптимальное флегмовое число найдем из условия получения минимального объёма колонны, пропорционального произведению:
(6)
где n_Т − число ступеней изменения концентрации (теоретическое число тарелок).

Расчет оптимального флегмового числа выполняем в следующем порядке:

а) задаемся рядом значений коэффициента избытка флегмы  (Таблица 2) в пределах от 1,1 до 3,0; определяем рабочее флегмовое число:
R= R_min. (7)
и величину отрезка:
(8)
б) откладываем отрезок В на оси ординат и проводим линии рабочих концентраций верхней и нижней частей колонны (прямые АВ и СД);

в) между равновесной и рабочими линиями в пределах концентраций х_W и x_D строим ступени, каждая из которых соответствует теоретической тарелке;

г) при каждом значении определяем число теоретических тарелок n_Т и величину произведения по формуле (7). Результаты расчета приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Данные для расчета оптимального флегмового числа

	R	B
1,1	3,52	0,2	17,39	78,6
1,2	3,84	0,19	14,11	68,3
1,25	4	0,18	12,28	61,4
1,3	4,16	0,17	11,26	58,1
1,5	4,8	0,16	10,5	60,9
2,0	6,4	0,12	8,11	60
3,0	9,6	0,08	7,22	76,5

д) по данным таблицы 2 строим график зависимости = f(R) (Приложение №3) и находим минимальное значение величины

---

. Ему соответствует флегмовое число R= 4,16.

Эту величину и принимаем в дальнейших расчетах за оптимальное рабочее число флегмы. Число теоретических тарелок при этом равно 11,26.
2.3 Определение скорости пара в колонне
Для дальнейших расчетов необходимы средние по высоте колонны мольные и массовые концентрации низкокипящего компонента в жидкости и паре.

Средний мольный состав жидкости соответственно для верхней и нижней частей колонны:

а) в верхней части колонны

(9)

Подставим известные значения в формулу (9):



б) в нижней части колонны

(10)

Подставим известные значения в формулу (10):



Средний массовый состав жидкости соответственно для верхней и нижней частей колонны:

а) в верхней части колонны


(11)
Подставим известные значения в формулу (11):
0,514 кмоль/кмоль.
б) в нижней части колонны


(12)

Подставим известные значения в формулу (12):

0,101 кмоль /кмоль
Средние температуры жидкости определяем по диаграмме t – x,y (Приложение №1):

- при

---

=0,55 = 62 ;

- при =0,13 = 74,2 .

Средняя плотность жидкости по высоте колонны, определяется по уравнению (13):

(13)

где − плотности низкокипящего и высококипящего компонентов при средней температуре в колонне, соответственно, кг/м³.

а) Средняя плотность жидкости в верхней части колонны. Подставим значение в формулу (13):
= 784,74 кг/м³.
б) Средняя плотность жидкости в нижней части колонны. Подставим значение в формулу (13):
= 810,47кг/м³.

Для колонны в целом:

(14)

Подставим значение в формулу (14):
= 797,605 кг/м³.
Определяем средние концентрации ацетона в паре:

а) в верхней части колонны:






Подставим известные значения в формулу (15):

б) в нижней части колонны:


Подставим известные значения в формулу (16):

Средние температуры пара определяем по диаграмме t – x,y (Приложение №1):

- при =0,614 = 64

---

;

- при =0,196 = 73,4 .

Средние молекулярные массы и плотности пара:

а) в верхней части колонны:

(17)

Подставим известные значения в формулу (17):
65,72 кг/моль.
Средняя плотность пара ρ_п, кг/м³,определяется по формуле:

(18)

Средняя плотность пара равна:
= 2,07 кг/м³.




б) в нижней части колонны:

Средняя мольная масса пара равна:
= 74,08 кг/м³.
Средняя плотность пара равна:
= 2,3 кг/м³.


Тогда средняя плотность пара по всей колонне равна:


= 2,185 кг/м³.
Объемный расход пара, поступающего в дефлегматор, определяется по формуле:

(19)

Предварительно рассчитываем мольную массу дистиллята по формуле:
= 60 кг/моль;

а) в верхней части колонны:

= 1,447 м²/с.
б) в нижней части колонны:
= 1,487 м²/с.

---

2.4 Определение скорости пара и диаметра колонны
Допустимую скорость пара в колонне определяют по уравнению:

(20)

где – плотности жидкости и пара соответственно, С – коэффициент, величина которого зависит от расстояния между тарелками и поверхностного натяжения жидкости, определяется по рисунку 2.
Рисунок 2 – Зависимость коэффициента С от расстояния между тарелками при расчете скорости пара в колонне: 1 – кривые максимальных нагрузок для колпачковых тарелок и нормальных рабочих нагрузок для ситчатых, каскадных, клапанных и других аналогичных конструкций при   20 10 Н/м; 2 – кривая нормальных рабочих нагрузок для колпачковых тарелок при   20 10 Н/м; 3 – для вакуумных колонн, работающих без ввода водяного пара и имеющих сетчатые отбойники; 4 – для десорберов абсорбционных установок, вакуумных колон, работающих с вводом водяного пара; 5 – для абсорберов; 6 – для колонн, в которых при высоких температурах может иметь место вспенивание продукта вследствие его разложения под вакуумом, для колонн, разделяющих вязкие жидкости под вакуумом или высококипящие ароматические фракции, используемые в качестве абсорбентов
Принимаем предварительно расстояние между тарелками h_МТ = 450 мм. По рисунку 1 определяем значение коэффициента С = 690.

а) Скорость пара в верхней части колонны равна:
= 1,14 м/с.
б) Скорость пара в нижней части колонны равна:

---