Файл: Расчёт бинарной ректификации смеси ацетон толуол.docx

.

Функция плотности:

верхняя часть ,

нижняя часть .

Функция поверхностного натяжения:

верхняя часть ,

нижняя часть .

Высоты частных единиц переноса в газовой фазе:

Верхняя часть:

,

Нижняя часть:

.

3.6.3. Общие высоты единиц переноса по газовой фазе

Общую высоту единиц переноса по газовой фазе определяют по уравнению аддитивности частных высот единиц переноса: .

В качестве константы фазового равновесия следует взять усредненное значение тангенса угла наклона касательной, проведённой к равновесной линии на x-y диаграмме. Усреднение производят для соответствующего рассматриваемой части колонны интервала мольных долей жидкой фазы (табл. 7).

Отношение мольных нагрузок по пару и жидкости равно:

верхняя часть

нижняя часть

Общие высоты единиц переноса по газовой фазе:

верхняя часть



нижняя часть

,

3.6.4. Расчет высоты колонны

Высота насадки:

верхняя часть

нижняя часть

Число сегментов насадки:

верхняя часть

нижняя часть .

По диаметру находим высоту перераспределительной тарелки [1, с. 220], высоту сепарационного пространства над насадкой и расстояние между днищем колонны и насадкой [1, с. 235]:

---

, , .

Высота колонны:



.

Высота колонны составляет менее 60 м, следовательно, ректификационная установка может быть выполнена с одной колонной. При превышении высоты колонны 60 м следует нижнюю и верхнюю часть изготавливать в виде отдельных колонн.

---

3.7. Расчет гидравлического сопротивления колонны

Гидравлическое сопротивление насадки колонны ∆Р_К определяют по формуле 6.45 [3, стр. 201]:



∆Р_c – гидравлическое сопротивление сухой насадки, b = 184 (для насадки 25x25x3), U – плотность орошения

Гидравлическое сопротивление сухой насадки определяют по формуле 5.26 [3, стр. 201]:


























Полное гидравлическое сопротивление колонны

4. РАСЧЁТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.1. Расчёт теплообменников

	Дефлегматор	Кипятильник	Холодильник W	Холодильник P	Подогреватель
Ориентировочные значения KT, Вт/м2К	500	650	800	200	300
Марка стали	Х18Н10Т	Х18Н10Т	Х18Н10Т	Х18Н10Т	Х18Н10Т
Теплагент/хладагент	Вода 20-30 °С	Пар, 3 ат	Вода 20-30 °С	Вода 20-30 °С	Пар, 3 ат

---

4.1.1. Расчёт дефлегматора

В дефлегматоре ректификационной установки происходит конденсация паров дистиллята ректификационной колонны. Конденсат отводится из дефлегматора без последующего охлаждения. Часть его (флегма) возвращается для орошения верхней части колонны, другая часть – дополнительно охлаждается в холодильнике дистиллята и выводится из установки как готовый продукт.

Охлаждающим агентом теплообменника является вода, поступающая в дефлегматор при температуре .

Для удобства дальнейших расчётов все характеристики холодного теплоносителя обозначаются индексом «2», характеристики горячего теплоносителя – индексом «1».

Физико-химические свойства теплоносителей, рассчитанные с учётом температуры, и массовых (мольных) долей компонентов в смеси [2,3,5,6], представлены ниже:

Горячий теплоноситель:	Холодный теплоноситель:
Паровая смесь «ацетон-толуол» (пары дистиллята)	ВОДА

---

Уравнение теплового баланса для холодного теплоносителя, не изменяющего своего агрегатного состояния:



Уравнение теплового баланса для горячего теплоносителя, при конденсации его насыщенных паров без охлаждения конденсата:



Температурная схема:


58

30

20

58


Отношение ∆t_б /∆t_м = 60/50 = 1,2<2, значит, среднюю разность температур определим по формуле 4.79 [2, стр.169]:



Расход тепла, отдаваемый охлаждающей воде в дефлегматоре:



Расход охлаждающей воды:





Определим ориентировочную поверхность теплопередачи





Нормализованные кожухотрубчатые теплообменники имеют трубы диаметром и 25х2 мм. Для обеспечения турбулентного течения воды критерий Re> 10000. Ориентировочное число труб в одном ходе, обеспечивающих объёмный расход воды при Re = 10000, определим по формуле:



Для труб 25х2 мм



Учитывая значения

---