Курсовая работа: Расчет двух ректификационных установок непрерывного действия для разделения смеси этилацетат – толуол

 (1.39)

 (1.40)

Значения m=0,628 для верхней части колонны и m=1,737 - для нижней, определены арифметическим усреднением локальных значений m в интервалах изменения составов жидкости соответственно от xF до xP и от xW до xF.

 Высота насадки в верхней и нижней частях колонны равна соответственно:

Общая высота насадки в колонне:

С учётом того, что высота слоя насадки в одной секции Z=2 м, общее число секций в колонне составляет 4 (2 секции в верхней части и 2 – в нижней).

Общую высоту ректификационной колонны определяют по уравнения:

 (1.41)

где Z – высота насадки в одной секции, м;

n – число секций;

 - высота промежутков между секциями насадки, в которых устанавливают распределители жидкости, м;

 - соответственно высота сепарационного пространства над насадкой и расстояние между днищем колонны и насадкой, м.

Общая высота колонны:

1.4 Гидравлическое сопротивление насадки

Гидравлическое сопротивление насадки  находят по уравнению:

 (1.42)

Гидравлическое сопротивление сухой неорошаемой насадки  рассчитывают по уравнения:

 (1.43)

где  - коэффициент сопротивления сухой насадки, зависящий от режима движения газа в насадке.

Критерий Рейнолдса для газа в верхней и нижней частях колонны соответственно равен:

Следовательно, режим движения газа вверху и внизу колонны, турбулентный.

Для турбулентного режима движения коэффициент сопротивления сухой насадки в виде беспорядочно засыпанных колец Рашига находят по уравнению:

 (1.44)

Для верхней и нижней частей колонны соответственно получим:

Гидравлическое сопротивление сухой насадки верхней и нижней частях колонны равно:

Плотность орошения в верхней и нижней частях колонны определим по формулам:

 (1.45)

  (1.46)

Подставив численные значения, получим:

Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в верхней и нижней частях колонны:

Общее гидравлическое сопротивление орошаемой насадки в колонне:

 (1.47)

Гидравлическое сопротивление насадки составляет основную долю общего сопротивления ректификационной колонны. Общее же сопротивление колонны складывается из сопротивления орошаемой насадки, опорных решёток, соединительных паропроводов от кипятильника к колонне и от колонны к дефлегматору, Общее гидравлическое сопротивление ректификационных колонны обуславливает давление и, следовательно, температуру кипения жидкости в испарители.

2. Тепловой баланс ректификационной установки

Тепловой баланс колонны имеет вид:

 (4.73)

где  - тепловая нагрузка, соответственно по исходному веществу, по кипятильнику, по дистилляту, по кубовому остатку, по дефлегматору и потери тепла, примем равными 5%.

Из баланса определяем количество тепла, которое необходимо подводить к кипятильнику.

Тепловая нагрузка по кубовому остатку, в количестве , рассчитывается по формуле:

 (4.74)

где  - теплоёмкость кубового остатка, при температуре , [2 рис. XI с. 562], ;

 - температура кубового остатка колонны.

 (4.75)

где  - массовая доля кубового остатка.

Тепловая нагрузка по исходному веществу, в количестве  кг/с, рассчитывается по формуле:

 (4.76)

где  - температуры смеси;

 - теплоёмкость исходной смеси, при средней температуре, [2 рис. XI с. 562], .

 (4.77)

где  - массовая доля исходной смеси.

Подставим численные значения, получим:

Тепловая нагрузка аппарата по дистилляту, в количестве Р=0,352 кг/с, рассчитывается по формуле:

 (4.78)

где  - температура дистиллята, взятая из диаграммы t-х,y, 0С;

 - теплоёмкость дистиллята, при температуре , [2 рис. XI с. 562], .

 (4.79)

где  - массовая доля дистиллята.

Подставим численные значения, получим:

Для дефлегматора тепловая нагрузка аппарата составит:

 (4.80)

где  - удельная теплота парообразования дистиллята, при , Дж/кг.

 (4.81)

Подставим эти численные значения в уравнение теплового баланса и определим количество тепла, которое необходимо подводить к кипятильнику:

Для подогрева используют насыщенный водяной пар давлением 0,3 МПа. Температура конденсации  Характеристики конденсации при этой температуре:  Расход греющего пара вычисляется по формуле:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9