Расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензолтолуол (стр. 8 из 8)

t_конеч=50 °С

t_нач=28 °С

(79)

Расход холодной воды найдем по следующему уравнению:

откуда

где С – теплоемкость воды; С=1 ккал/(кг·°С);

=50-28=22·°С

3.12 Расчет кипятильника

Рисунок 30 – Кипятильник

t₁₇=t_низа=119,6 °С – температура низа колонны или температура на предпоследней тарелке.

t₁₇=119,6 °С t₁₈=120,4 °С

водяной пар

170°С 170°С

∆t = 50,4°С ∆t = 49,6 °С

Для кипятильника, обогреваемого конденсирующимся водяным паром, коэффициент теплопередачи К = 290 - 870 ккал/(м²·ч·С). Принимаем К=580 ккал/(м²·ч·К).

Расход водяного пара найдем по следующему уравнению:

, (82)

где r – скрытая теплота испарения водяного пара при заданном давлении. r=2056 кДж/кг = 490,69 ккал/кг (согласно [3]).

Когда жидкость нагревается, испаряется и нагревается получившийся пар, ∆t не играет роли, т.е. в уравнение общего количества тепла в этом процессе

можно упростить и найти расход водяного пара по следующей формуле:

(83)

3.13 Расчет диаметра штуцеров

1. Расчет диаметра штуцера для ввода холодного орошения (штуцер 1)

. Примем

м³/ч

Примем

2. Расчет диаметра штуцера для вывода паров дистиллята и орошения (штуцер 2)

. Примем

9548,081 м³/ч

Примем

3. Расчет диаметра штуцера для ввода в колонну паров из кипятильника (штуцер 3)

. Примем

Примем

4. Расчет диаметра штуцера для вывода жидкости из колонны (штуцер 4)

38,32 м³/ч

. Примем

Примем

5. Расчет диаметра штуцера для ввода сырья (штуцер 5)

Определим мольный расход сырьевого пара:

Молярный вес сырьевого пара:

Массовый расход сырьевого пара

Объемный расход сырьевого пара:

t_F - температура сырья на входе в колонну.

Мольный расход сырьевой жидкости:

Молярный вес сырьевой жидкости:

Массовый расход сырьевой жидкости:

Плотность сырьевой жидкости при 20 °С:

- массовая доля бензола в сырье

Плотность сырьевой жидкости равна

Объемный расход сырьевой жидкости

Суммарный расход жидкости и пара

Примем скорость жидкости в штуцере 5

, тогда диаметр штуцера по формуле (84):

Примем

Заключение

В данной работе графо-аналитическим способом мы провели расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензол-толуол. Рассчитали основные показатели работы и размеры ректификационной колонны: число теоретических тарелок в колонне N_теор = 18, число фактических тарелок вверху колонны N_ФВ = 16, число фактических тарелок внизу колонны N_ФН = 23, диаметр колонны d_К = 1,7 м, высота колонны H = 21,3 м, поверхность кипятильника F_К=51,07 м², поверхность конденсатора – холодильника F_К‑Х=246,8 м².

Список использованной литературы

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1971 г.

2.Скобло А. И., Трегубова И. А., Молоканов Ю. К. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. – Москва: Химия, 1982 г.

3. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Ленинград: Химия, 1987 г.