Проект ректификационной установки для разделения смеси ацетон-метиловый спирт (стр. 2 из 4)

.

- средние концентрации пара:

По диаграмме

при средних концентрациях пара и определяются средние температуры пара , ,°С.

= 0,477 → = 57,4 °С,

= 0,185 → = 61,7 °С.

Далее определяются следующие параметры для верхней и нижней частей колонны:

- средние мольные массы паров, кг/кмоль:

; ,

где M₁ и M₂ – мольные массы соответственно низкокипящего и высококипящего компонентов.

кг/кмоль,

кг/кмоль.

- средние плотности пара, кг/м³:

;

,

где T₀ – абсолютная температура, равная 273K

кг/м³;

кг/м³.

- средние вязкости пара

и , мПа·с:

;

,

где

и – среднее мольные массы пара в верху и низу колонны, кг/кмоль;

и - вязкости низкокипящего и высококипящего компонентов паровой смеси при температурах и , мПа·с:

Ацетон μ₁ = 0,82 · 10^-2 мПа·с при

= 57,4 °С [2, прил. 5]

Метиловый спирт μ₂ = 1,09 · 10^-2 мПа·с

Ацетон μ₁ = 0,83 · 10^-2 мПа·с при

= 61,7 °С

Метиловый спирт μ₂ = 1,1 · 10^-2 мПа·с

= 0,0090 мПа·с;

= 0,0100 мПа·с.

;

,

где ρ₁ и ρ₂ – плотности массы соответственно низкокипящего и высококипящего компонентов при температурах

и ;

M₁ и М₂ – мольная масса низкокипящего и высококипящего компонентов, кг/кмоль;

M_ж – средняя мольная масса жидкой смеси, кг/кмоль.

;

.

Ацетон ρ₁ = 748,9 кг/м³ при

= 57,4 °С [1, табл. IV]

Метиловый спирт ρ₂ = 758,3 кг/м³

Ацетон ρ₁ = 743,7 кг/м³ при

= 61,7 °С

Метиловый спирт ρ₂ = 754,3 кг/м³.

= 753,3 кг/м³,

= 752,3 кг/м³.

- средние вязкости жидкости

и , мПа·с:

; ,

где

и - вязкости низкокипящего и высококипящего компонентов паровой смеси при температурах и , мПа·с.

Ацетон μ₁ = 0,235 мПа·с при

= 57,4 °С [1, табл. VI]

Метиловый спирт μ₂ = 0,363 мПа·с

Ацетон μ₁ = 0,227 мПа·с при

= 61,7 °С

Метиловый спирт μ₂ = 0,345 мПа·с

; 0,308 мПа·с,

; 0,330 мПа·с.

Средние массовые расходы жидкости для верхней и нижней частей колонны определяются из соотношений:

,

,

где Р и F – производительность колонны по дистилляту и исходному веществу, кг/с,

R – оптимальное рабочее флегмовое число,

М_F, М_Р – мольные массы исходной смеси и дистиллята.

Мольная масса дистиллята принимаем равной мольной массе легколетучего компонента – ацетона:

М_Р = 58 кг/кмоль.

.

= 7,75 кг/с,

= 15,82 кг/с.

Средний расход пара по колонне постоянен:

G =

= = 14,79 кг/с.

Для тарельчатых колонн с колпачковыми тарелками предельную скорость пара определяют:

где d_k – диаметр колпачка, принимаем 80 мм,

Н_Т – расстояние между тарелками, м,

h_k – высота колпачка, принимаем 55 мм.

Расстояние между тарелками – 600 мм.

Верхней части колонны:

= 1,43 м/с.

Нижней части колонны:

= 1,47 м/с.

Средняя рабочая скорость пара в колонне:

= 1,45 м/с.

Средняя плотность пара в колонне:

= 1,49 кг/м³.

Диаметр колонны рассчитывают отдельно для верхней, нижней частей колонны:

,

= 2,95 м.

Рассчитанные диаметры верхней и нижней частей колонны отличаются друг от друга не более чем на 10%, принимаем колонну единого диаметра, равную большему из рассчитанных: D = 3000 мм [3, с. 197].

Выбираем для разделения смеси колпачковые тарелки типа ТСК – Р [3, с. 214]:

Свободное сечение колонны 7,07 м²

Рабочее сечение тарелки 0,849 м²

Относительное свободное сечение тарелки 12,1 %

Сечение перелива 0,902 м², Периметр слива 2,39 м

Рабочая скорость пара в колонне при выбранном диаметре: