Спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения смеси ацетон-этанол

Автор: Пользователь скрыл имя, 27 Ноября 2011 в 12:17, курсовая работа

Описание работы

Значительно более полное разделение жидких смесей на компоненты достигается путем ректификации.
Ректификация – массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки, тарелки). Т.е. путем многократного контакта между неравновесными жидкой и паровой фазами, движущимися относительно друг друга.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………...…………………………………………………………..…….2
1 Расчет тарельчатой ректификационной колонны непрерывного действия 3
1.1 Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число 4
1.2 Скорость пара и диаметр колонны 9
1.3 Высота светлого слоя жидкости на тарелке и паросодержание барботажного слоя 12
1.4 Коэффициенты массопередачи и высота колонны 14
2 Гидравлическое сопротивление тарелок колонны 23
3 Тепловой расчёт установки 25
4 Расчёт теплообменника 28
4.1 Уточнённый расчёт теплообменника 31
4.2 Гидравлическое сопротивление теплообменника 33
5 Расчёт штуцеров 35
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 39

Скачать полностью (385.73 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Работа содержит 1 файл

курсовая работа.doc

— 1.40 Мб (Скачать)

                                                      

                                          (1.32) 

    

 

    Тогда число ячеек полного перемешивания  на тарелке по [1]: 

                                                              

                                                  (1.33) 
 

    

 

      Коэффициент  , учитывающий влияние на унос физических свойств жидкости  и пара, определяем по [1]: 

                                    

                         (1.34) 

    

 

    Высота  сепарационного пространства Нс равна расстоянию между верхним уровнем барботажного слоя и плоскостью тарелки, расположенной выше: 

                                                     

,                                            (1.35) 

где межтарельчатое расстояние,

    – высота барботажного слоя (пены),  

    

 

    

 

    

 

    По  [1] при таком значении комплекса унос жидкости . 

    Подставляя  в уравнения (1.36) – (1.39) вычисленные значения , , , и , определяем к. п. д. по Мэрфри : 

                                              

,                                     (1.36) 

где фактор массопередачи

    доля байпасирующей жидкости

    межтарельчатый унос

     коэффициент распределения компонента по фазам в условиях равновесия 

                                             

,                                     (1.37) 

где число ячеек полного перемешивания на тарелке 

                                             

                                    (1.38) 

                                              

                                  (1.39) 

 

 

 

 

    Зная  эффективность по Мэрфри, можно определить концентрацию легколетучего компонента в паре на выходе из тарелки по соотношению [1]: 

                                                     

                                              (1.40) 

    

 

    Аналогичным способом подсчитываем для других составов жидкости. Результаты расчетов параметров, необходимых для построения кинетической линии приведены в таблице 1.3 

     Таблица 1.3 – Расчет параметров для построения кинетической линии

    
Параметр Нижняя  часть колонны Верхняя часть колонны
 0,05 0,15 0,3 0,45 0,6 0,75 0,9
 2,2 2 0,865 0,66 0,63 0,59 0,57
 0,0436 0,0445 0,05 0,038 0,0384 0,037 0,04
 1,17 1,2 1,35 0,99 1 1,16 1,18
 0,68 0,69 0,74 0,628 0,63 0,688 0,7
 2,07 1,89 0,95 0,75 0,7 0,75 0,62
 1,25 1,2 1 0,79 0,78 0,89 0,86
 0,87 0,88 0,88 0,73 0,72 0,79 0,77
 0,7 0,66 0,63 0,61 0,6 0,7 0,69
 0,131 0,304 0,49 0,62 0,72 0,825 0,92
 
 
 
 

    Общее число действительных тарелок определим по формуле (1.41) 

                                                        

,                                             (1.41) 

где число действительных тарелок для верхней (укрепляющей) части колонны

    число действительных тарелок для  нижней (исчерпывающей) части колонны 

    

 

    Высоту  тарельчатой ректификационной колонны  определим по уравнению (1.42) из [1]: 

                                                                  

,                                                    (1.42)                           

    где расстояние между тарелками,

    расстояние соответственно между верхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой,

      По  [1] принимаем ,  

    

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 Гидравлическое сопротивление тарелок колонны 

    Гидравлическое  сопротивление тарелок колонны  определяют по [1]: 

                                             

                                            (2.1) 

где и гидравлическое сопротивление тарелки соответственно верхней и нижней частей колонны,

    число действительных тарелок для  верхней (укрепляющей) части колонны

    число действительных тарелок для нижней (исчерпывающей) части колонны 
 

    Полное  гидравлическое сопротивление сухой ситчатой тарелки: 

                                                                                

                                                                     (2.2) 

где коэффициент сопротивления

    скорость пара в рабочем сечении  тарелки,  

 
 

    Гидравлическое  сопротивление газожидкостного слоя на тарелках различно для верхней и нижней частей колонны [1]: 

                                                   

                                             (2.3) 

где - плотность смеси,

    высота светлого слоя жидкости для  верхней части колонны,  

 
 

                                                   

                                             (2.4) 

где - плотность смеси,

    высота светлого слоя жидкости для  нижней части колонны,  

 
 

    Гидравлическое  сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения, равно по [1]: 

                                                          

                                                   (2.5)

где диаметр отверстий в тарелке,

      σ – поверхностное натяжение 

 

    Полное сопротивление одной тарелки [1] 

                                             

                                            (2.6) 

Для верхней  части колонны: 

 
 

Для нижней части  колонны: 

 
 

    Полное  гидравлическое сопротивление: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 Тепловой расчёт установки 

    Для колонны непрерывного действия с  учётом потерь в окружающую среду  имеем [5]: 

                                         

                                (3.1) 

    Количества  тепла  отнимаемого охлаждающей водой в дефлегматоре, зависит от количества конденсирующихся в нём паров. При полной конденсации паров, выходящих из колонны, находим 

                                                   

                                             (3.2) 

где удельная теплота конденсации паров в дефлегматоре,

    флегмовое число

    массовый расход дистиллята,  

                                               

                                         (3.3) 

где удельные теплоты конденсации ацетона и этанола,

    мольный состав дистиллята,  

    

 

    

 

    Расход  теплоты, получаемой в кубе – испарителе от греющего пара по [5]: 

                            

                   (3.4) 

– теплоёмкость дистиллята 

– теплоёмкость кубового остатка 

                                             

                                        (3.5) 

    

 

    

– теплоёмкость исходной смеси 
 

    Тепловые потери приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты [5]: 

    

 

    

 

    Расход  теплоты в паровом подогревателе исходной смеси [5]: 

                                           

                                   (3.6) 

Информация о работе Спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения смеси ацетон-этанол