Проектирование ректификационной установки для непрерывного разделения смеси бензол-толуол

            кг/м³

       кг/м³ 

       кг/м³ 

 

     Коэффициент диффузии рассчитаем по приближенной формуле:

      

       Приведенная плотность орошения:

где V_х – объемный расход жидкости, м³/с;

S_раб – рабочая площадь тарелки, м².

              м³/м²*с

       Диффузионный  критерий Пекле:

где ω_р – рабочая скорость пара, отнесенная к единице рабочей площади тарелки, м/с;

h _г-ж – высота газожидкостного (барботажного) слоя жидкости на тарелке, м.

     

       Частные единицы переноса определяются по эмпирическим формулам:

     

     

     Коэффициенты  массоотдачи можно рассчитать по следующим отношениям:

     

     

     Общее число единиц переноса можно рассчитывать по следующему соотношению:

где  

- тангенс наклона равновесной  линии; 

- тангенс наклона рабочей  линии. 

 

       

     Локальная эффективность для модели идеального вытеснения:

 

       

6.2.1.2. Для нижней части.

     Рассчитаем  коэффициент диффузии для паровой фазы по приближенной формуле:

где D_y – коэффициент диффузии паровой фазы;

Т = 379.19 – средняя температура пара, К;

v _A = 96 см³/моль – мольный объем бензола;

v _B = 118.2 см³/моль – мольный объем толуола;

р = 1 атм –  среднее давление в колонне;

М_А = 78.11 , М_В = 92.13 кг/кмоль – молярные массы бензола и толуола соответственно.

     

     Рассчитаем  коэффициент диффузии для жидкости при 20ºС:

А = В = 1 – коэффициенты, зависящие от свойств веществ;

μ _х – динамический коэффициент вязкости жидкости при 20ºС, мПа*с. 

мПа*с

мПа*с

мПа*с 

       

     Температурный коэффициент b может быть определен по эмпирической формуле:

где ρ_х и μ_х – плотность и динамический коэффициент вязкости жидкости соответственно при 20ºС.

            кг/м³

       кг/м³ 

       кг/м³ 

 

     Коэффициент диффузии рассчитаем по приближенной формуле:

      

       Приведенная плотность орошения:

где V_х – объемный расход жидкости, м³/с;

S_раб – рабочая площадь тарелки, м².

              м³/м²*с

       Диффузионный  критерий Пекле:

где ω_р – рабочая скорость пара, отнесенная к единице рабочей площади тарелки, м/с;

h _г-ж – высота газожидкостного (барботажного) слоя жидкости на тарелке, м.

     

          

       Частные единицы переноса определяются по эмпирическим формулам:

     

     

     Коэффициенты  массоотдачи можно рассчитать по следующим отношениям:

     

     

     Общее число единиц переноса можно рассчитывать по следующему соотношению:

где  

- тангенс наклона равновесной  линии; 

 - тангенс наклона рабочей линии. 

 

       

     Локальная эффективность для модели идеального вытеснения:

 

     

По программе  расчета были вычислены значения числа тарелок в колонне:

 

6.3. Определение высоты  и гидравлического  сопротивления колонны 

Высота тарельчатой  части колонны находится по соотношению:

где Н_Т – высота тарельчатой части колонны, м;

n – число тарелок в колонне;

N – число реальных ступеней изменения концентраций;

h – расстояние между тарелками, м.

     

Общая высота колонны  определяется следующей формулой:

где z_в = 0.6 м – расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны;

z _н = 1.5 м – расстояние между днищем и нижней тарелкой.

     

Гидравлическое  сопротивление колонны для процесса ректификации в простой полной колонне определяется по формуле:

где Δр_т.в и Δр_т.н – гидравлическое сопротивление тарелки соответственно верхней и нижней части колонны, Па;

n _в и n _н – число реальных тарелок (ступеней) в верхней и нижней частях колонны. 

       Па. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение

      

     В ходе проделанной работы была подобрана  ректификационная установка для  смеси бензол – толуол производительностью 8.4 т/час. Ее составляющие:

     - ректификационная колонна с ситчатыми тарелками диаметром D = 1.0 м, высотой H = 17.6 м, имеющая 32 тарелки, расстояние между которыми h = 0.5 м.

     - подогреватель исходной смеси: теплообменник типа «труба в трубе» с теплообменной  трубой d = 108×5 мм,   кожуховой D = 159×6  мм, длиной труб l = 9.0 м и поверхностью теплообмена F = 27.18 м².

     - холодильник дистиллята: одноходовой кожухотрубчатый теплообменник с трубами d = 20×2 мм,  внутренним диаметром кожуха D = 273 мм, числом труб n = 61, длиной труб l = 1.5 м и поверхностью теплообмена F = 6.0 м².

     - холодильник кубового остатка:  одноходовой кожухотрубчатый теплообменник  с трубами d = 20×2 мм,  внутренним диаметром кожуха D = 400 мм, числом труб n = 181, длиной труб l = 3.0 м и поверхностью теплообмена F = 34.0 м².

     - дефлегматор – конденсатор: одноходовой кожухотрубчатый теплообменник с трубами d = 20×2 мм,  внутренним диаметром кожуха D = 325 мм, числом труб n = 100, длиной труб l = 3.0 м и поверхностью теплообмена F = 19.5 м².

     - куб – испаритель: испаритель (с  обогревом паром) с трубами d = 25×2 мм,  внутренним диаметром кожуха D = 600 мм, числом труб n = 257, длиной труб l = 2.0 м и поверхностью теплообмена F = 40.0 м². 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованной литературы 

1. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков

«Процессы и  задачи по курсу химической технологии», Ленинград, 1987

2. А.И. Волжинский, О.М. Флисюк

«Определение  средних физических величин потоков  пара и жидкости»

Методические  указания к курсовому проектированию

3. А.И. Волжинский, А.В. Марков

«Ректификация: колонные аппараты с ситчатыми тарелками»

Методическое  пособие к курсовому проектированию

4. «Курсовое проектирование по процессам и аппаратам химической технологии. Краткие справочные данные»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Для заметок