Расчет ректификационной колонны

       Выбираем  стандартный теплообменник (табл.2.3.) / 3 /(ГОСТ 15118-79):

         
 

       _{5.2. Расчёт и подбор  дефлегматора (Д)} 

         В качестве охлаждающего агента  примем воду с начальной температурой равной 15⁰С до 40⁰С.

       Тепловая  нагрузка:

       ,                (5.18)

       где G – расход конденсирующегося пара, определяемый по уравнению:

       ;          (5.19)

       r – теплота парообразования при температуре вверху колонны, т.е. 71⁰С; r_P=288302.32(Дж/кг).

       Тогда,

                  (5.20)

       Примем, что охлаждающая вода нагревается до t=40⁰C.

       Определим среднюю разность температур:

       71⁰C    ¾¾¾>71⁰C

       40⁰C <¾¾¾ 15⁰C

                      (5.21-5.23)

       К_ор=600 (табл. 2.1.) / 3 /.

       Тогда требуемая поверхность теплообмена:

                   (5.24)

       Выбираем  стандартный теплообменник (табл.2.3.) / 3 /(ГОСТ 15118-79):

         

       5.3. Расчёт холодильника  дистиллята(Х) 

         Дистиллят из дефлегматора, после  разделения на флегму и готовый  продукт, выходит при температуре  конденсации, т.е. при  71⁰C. Для того, чтобы продукт можно было подать в приёмную ёмкость его необходимо охладить. Охладим хлороформ  до 20⁰C. В качестве охлаждающего агента примем воду как и для дефлегматора, т.е. с начальной температурой 15⁰C и конечной температурой 40⁰C.

       Тепловая  нагрузка:

       

      где C_Р – теплоёмкость при t=45⁰С;             (5.25)

       Тогда,

                 (5.26)

       В качестве греющего агента примем пар, с такими же параметрами и свойствами конденсата как и для обогрева кипятильника.

       Примем  противоток.

       Определим среднюю разность температур:

       71⁰C    ¾¾¾>25⁰C

       40⁰C <¾¾¾ 15⁰C

                     (5.27)

       К_ор=300 (табл2.1) / 3 /.

       Тогда требуемая поверхность теплообмена:

                    (5.28)

       Выбираем  стандартный теплообменник (табл.2.3.) / 3 /(ГОСТ 15118-79):

         

       5.4. Подбор насоса  и расчёт трубопровода 

       Определим потери в нагнетательной линии.

       Найдём  потерю давления в теплообменнике (П1).

       Скорость  питания в трубах теплообменника определим по формуле:

       ,                          (5.29)

         где  - плотность жидкости в трубах (для питания)=1173.7(кг/м³).

                              (5.30)

       Значение  Re:

       ,            (5.31)

         где  - вязкость питания, смеси 2-х компонентов.

       ,                       (5.32)

         где х – мольная концентрация.

                                      (5.33)

                   (5.34)

       Течение в трубах турбулентное.

       Примем  е=0.2/9=0.022;10/e=10/0.022=454;560/0.022=25454.5;

      T.к. 10/е<Re<560/e, то .           (5.42)

         

       Скорость питания  в штуцере теплообменника определим по формуле:

       

       D- принимаем равным 100

       

       Сопротивление потоку от теплообменника(П1) определим по уравнению:

                                   (5.35)

  (5.36)

       Определим потери в  нагнетательной линии. Найдём потерю давления в теплообменнике (П2). Скорость питания  в трубах теплообменника:

                    (5.37)

                   (5.38)

       Значение  Re:

       ,               (5.39)

         где  - вязкость питания, смеси 2-х компонентов.

                              (5.40)

       Т.к. е – относительная шероховатость  равна  .

       Примем  =0.2 (мм), тогда

                           (5.41)

      T.к. 10/е<Re<560/e, то .           (5.42)

                              (5.43)

       Скорость  в штуцере питания теплообменника:

                      (5.44)

       Из  табл.2.6 / 3 / D=100(мм).

                    (5.45)

       Сопротивление потоку теплообменника:

                             (5.46) 

       Выбор трубопровода 

       Примем  скорость в трубопроводе 2 м/с. Тогда диаметр трубы составит:

                       (5.47)

       Откуда,

                   (5.48)

       Выбираем  трубопровод стандартного диаметра (с.16) / 3 /:

       

       Тогда,

                       (5.49)

       откуда,

                 (5.50)

       При такой скорости течения жидкости значение Re:

                        (5.51)

       Следовательно,

                    (5.52)

       Относительная шероховатость равна  .

       =0.2 (мм), тогда               (5.53)

                  (5.54)

      T.к. 10/е<Re<560/e, то коэффициент трения рассчитывается так:  .               (5.55)

                             (5.56)

       Местные сопротивления в трубопроводе:

       Вход:

       Выход:

       Вентиль:

       Поворот на 90⁰:

       Потеря  напора в трубопроводе:

                    (5.57)

                          (5.58)

       Потери  напора в теплообменнике:

                               (5.59)

                            (5.60)

       Геометрическая  высота подъёма жидкости h_Г = 6.8 (м)

       Суммарная потеря давления:

                             (5.61)

       Выбираем  насос (табл. 1, стр. 38)/ 3 / :

       Х 20/18

       

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

            
 
 

       ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

       В результате проведённых в данной работе расчётов были рассчитаны следующие  характеристики ректификационной установки:

       Высота  колонны 7 метра, диаметр колонны 2.6 метра.

       Характеристики  вспомогательного оборудования.

       Кубовый испаритель:

       Теплообменник для подогрева питания: 

    

       Теплообменник для подогрева питания: 

    

         Дефлегматор:

      Холодильник дистиллята:

    

                Насос: 

       Х 20/18

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 

1. Романков  П.Г. и др. Методы расчёта процессов  и аппаратов химической технологии (примеры и задачи) – 1993.- 652 с.
2. Колонные аппараты: Каталог 2 – е изд. М.: ЦИНТИхимнефтемаш 1978.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособия по проектированию под ред. Ю.И. Дытнерского, 2 – е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991-496с.
4. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии – 1976.- 636 с.

5. Лащинский А.А. Конструирование сварных химических                    аппаратов: Справочник Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1981.-382 с., ил.   

6. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической    технологии. М.,”Химия”,1973.-752 c.