Расчет ректификационной установки непрерывного действия

Введение


Ректификация - массообменный процесс разделения однородной смеси летучих компонентов, осуществляемый путем противоточного многократного взаимодействия паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, образующейся при конденсации этих паров.

Разделение жидкой смеси основано на различной летучести веществ. При ректификации исходная смесь делится на две части: дистиллят - смесь, обогащенную низкокипящим компонентом, и кубовый остаток - смесь, обогащенную высококипящим компонентом.

Процесс ректификации осуществляется в ректификационной установке основным аппаратом которой является ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жидкости поднимаются снизу, а навстречу парам стекает жидкость, подаваемая в виде флегмы в верхнею часть аппарата.

Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше или ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенное давление применяют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Атмосферное давление принимают при разделении смесей, имеющих температуру кипения от 30 до 150°С.

Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемого дистиллята и кубового остатка зависят от того, насколько развита поверхность контакта фаз, от количества подаваемой на орошение флегмы и устройства ректификационной колонны.

В промышленности применяют тарельчатые, насадочные, пленочные трубчатые и центробежные пленочные аппараты. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата.

Тарельчатые контактные устройства, в ректификационной колонне, подразделяются на: колпачковые, ситчатые, клапанные, решетчатые, провальные и т.п.

Преимущественное использование тарельчатых колонн в процессах ректификации объясняется их значительно большей производительностью по сравнению с насадочными.


1. Описание технологической схемы

технологический конденсатор ректификационный

Исходную смесь из емкости центробежным насосом подают в теплообменник, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну, где состав жидкости равен составу исходной смеси xF. Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава хР, получаемой в дефлегматоре путем конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике и направляется в емкость. Из кубовой части колонны насосом непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике и направляется в емкость.

Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом).


2. Выбор конструкционного материала аппарата


При конструировании химической аппаратуры следует применять стойкие металлические и неметаллические конструкционные материалы в заданных агрессивных средах. Важно учитывать все виды возможного коррозийного разрушения материалов в агрессивной среде при ее заданных рабочих параметрах. При выполнении прочностных расчетов в первую очередь сталкиваются с необходимостью оценки общей поверхностной коррозии выбираемого конструкционного материала, характеризующегося проницаемостью ПМ мм/год.

В расчетах аппаратуры на прочность потеря по толщине материала на коррозию учитывается соответствующей прибавкой С, определяемой амортизационным сроком службы аппарата и проницаемость по формуле:

С=ПМ·tа, где ПМ ? 0,1 мм/ год, tа - амортизационный срок, примем tа=20 лет.

С=20·0,1=2 мм

Материал деталей колонны, соприкасающихся с метиловым спиртом и водой - сталь марки Х17Н13М2Т ГОСТ 3632-72 [1, с. 534] (корпус аппарата, днища, люки, отбойник сетчатый, камера уровнемера, приспособление для выверки).

Материал прочих сборочных единиц - сталь 3 ГОСТ 380-71. Материал прокладок - паронит ПОН-1 ГОСТ 481-80.


3. Технологический расчёт


Материальный баланс колонны.

Уравнение материального баланса.



Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому остатку W.


Рабочее флегмовое число.

Пересчет состава фаз из массовых долей в мольные.


, где - молекулярная масса метанола (), - молекулярная масса воды .




Концентрация легколетучего компонента в паровой фазе .

Исходные данные введем в табл. 1:


Табл. 1 - Данные по парожидкостному равновесию для системы метанол-вода при нормальном давлении

x, кмоль / кмоль смесиx, кмоль / кмоль смесиT,°C001000,020,13496,40,040,2393,50,060,30491,20,080,36589,30,10,41887,70,150,51784,40,30,665780,40,72975,30,50,77973,10,60,82571,20,70,8769,30,80,91567,50,90,958660,950,979651164,5

По данным табл. 1 построим диаграмму равновесия x, y: находим:

Минимальное флегмовое число.



Рабочее флегмовое число R.


, где в - коэффициент избытка флегмы (берем произвольно).


Рассчитаем число B:



Построим диаграммы равновесия x, y. На диаграммах отложим значения В, затем построим рабочие линии укрепляющей и исчерпывающей части колонны и нанесем линии обозначающие теоретические тарелки. По количеству пиков, определим число теоретических тарелок (Nт).


Таблица 2. Результаты расчётов флегмового числа.

b1.051.351.752.353.3R1.642.112.733.675.15N64.94.543.715.8415.23916.78518.6822.755

где - минимальное произведение, пропорциональное объему ректификационной колонны (- число ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок, а - расход паров).

По данным табл. 2 построим график зависимости :


Рисунок 1 - График зависимости Nт от Nт·(R+1).


Из рис. 1 находим, что .

Средние массовые расходы по жидкости и пару.

Средний мольный состав жидкости в верхней и нижней частях колонны.


Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.



Мольная масса исходной смеси.



Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны.



где - мольная масса дистиллята ().

Средний мольный состав пара в верхней и нижней частях колонны.

По диаграмме равновесия пар-жидкость смеси метанол-вода находим:



Средние мольный массы пара в верхней и нижней частях колонны.



Средние массовые расходы пара в верхней и нижней частях колонны.



4. Диаметр колонны и скорость пара


Средняя температура верха и низа колонны

Воспользовавшись диаграммой зависимости концентраций в паровой и жидкой фазе от температуры , определяем, чтотемпература в средней части колонны равна что соответствует

в верхней части температура и в нижней части температура ().


Рисунок 2. t-x-y диаграмма метанол-вода


Тогда средние температуры равны:



Плотности жидкой и паровой фазы.

Плотность жидкой фазы в верхней части колонны.

При средней температуре верхней части плотности жидких метанола и воды равны соответственно: и

По закону аддитивности:

Плотность жидкой фазы в нижней части колонны.

При средней температуре нижней части 91°С, плотности жидких метанола и воды равны соответственно: и

По закону аддитивности:



Плотность паровой фазы в верхней и нижней части колонны.


;


Максимальная скорость пара и диаметр верхней части колонны.

Принимаем расстояние между тарелками Н=400 мм. Последующим расчетом проверим правильность принятого значения.

Объемный расход пара.


Коэффициент л.



k1=1 (для колпачковых тарелок), =520.

Коэффициент .



(при ), (для колпачковых тарелок).

Максимально допустимая скорость пара.



Диаметр верхней части колонны.


Максимальная скорость пара и диаметр нижней части колонны.

Объемный расход пара.



Коэффициент л.



Коэффициент .



Максимально допустимая скорость пара.



Диаметр нижней части колонны.


Выбор диаметра колонны.

Из двух найденных диаметров и выбираем максимальный (), и в соответствии с этим выбираем из принятого в химической промышленности нормального ряда диаметров колонн .

Действительные рабочие скорости паров.



5. Высота и полное гидравлическое сопротивление колонны


Выбор тарелки

Выберем тарелку типа ТСК-1 по ОСТ 26-808-73 для колонны диаметром

Основные характеристики тарелки:

Площадь прохода паров, м2 - 0,027 (F0)

Рабочая площадь тарелки, м2 - 0,215 (Fp)

Площадь слива, м2 - 0,012 (Fсл)

Число колпачков - 13 (m)

Диаметр колпачка, м - 0,08 (dк)

Длина пути жидкости, м - 0,370 (b)

Периметр слива, м - 0,480 (П)

Расчет высоты переливного устройства тарелки.

Объемный расход жидкости в верхней и нижней частях колонны.



Высота подпора жидкости над сливным порогом.


Высота глубины барботажа.


;





Высота прорези в колпачке.



z =20 - количество прорезей в одном колпачке (для стальных капсульных колпачков), - ширина прорезей в колпачке, m=13 - число колпачков.



примем .

Высота переливного устройства.



- высота установки колпачка от 0 до 10 мм. Принимаем


Рисунок 3. Переливное устройство и колпачок в сборе

Эффективность тарелки в верхней части колонны.

Вязкость паров


, где С=486,9 - критерий Сюзельда для метанола.

, ;




С=504,7 - критерий Сюзельда для воды, .



Вязкость растворителя (вода).

- при температуре [3, с. 514, табл. VI]

Объемный расход жидкости, отнесенные к средней ширине потока жидкости на тарелке .



Коэффициент продольного перемешивания в жидкой фазе.



- скорость пара, рассчитанная на рабочую площадь тарелки



Высота запаса жидкости.



Коэффициент диффузии для паровой фазы.


,


где р=0,1013 МПа - атмосферное давление, =32, =18 - молекулярные массы компонентов, - диффузные мольные объемы компонентов, (сумма четырех диффузионных объемов водорода (1,98), и диффузионных объемов углерода (16,5) и кислорода (5,48))

Диффузионный критерий Прандтля.



Фазовое число единиц переноса ny.



Коэффициент диффузии для разбавленного раствора метанола в воде.



- фактор диссоциации растворителя (вода)

- молекулярная масса растворителя

- мольный объем растворенного вещества при температуре кипения

(сумма четырех атомных объемов водорода (3,7), атомного объема углерода (14,8) и атомного объема кислорода (7,4)).

Среднее время пребывания жидкости на тарелке.



Фазовое число единиц переноса nx,в.



Фактор массопередачи


.


Для его нахождения определим тангенс угла наклона к линии равновесия по диаграмме зависимости x от y. Проведем касательную к линии равновесия в точке, соответствующей . Затем построим прямоугольный треугольник из точки пересечения с линией равновесия, так чтобы гипотенузой треугольника являлась касательная к линии равновесия. Из полученного треугольника определим координаты х и у (длина соответствующих катетов): , - тангенс угла наклона к линии равновесия. Обозначим как


.


Общее число единиц переноса.



Локальная эффективность.

Принимаем для паровой фазы модель идеального вытеснения.



Критерий Пекле для продольного перемешивания.


Коэффициент з.



Эффективность по Мэрфри.



Эффективность тарелки в нижней части колонны.

Вязкость паров.



С=486,9 - критерий Сюзельда для метанола, .

;



С=504,7 - критерий Сюзельда для воды, .



Вязкость раствора (воды) - при температуре .

Объемный расход жидкости, отнесенные к средней ширине потока жидкости на тарелке


.


Коэффициент продольного перемешивания в жидкой фазе.


- скорость пара, рассчитанная на рабочую площадь тарелки



Высота запаса жидкости.



Коэффициент диффузии для паровой фазы.



Диффузионный критерий Прандтля.



Фазовое число единиц переноса ny.


Коэффициент диффузии для разбавленного раствора метанола в воде.



Среднее время пребывания жидкости на тарелке.



Фазовое число единиц переноса nx.



Фактор массопередачи .

Для его нахождения определим тангенс угла наклона к линии равновесия, аналогично как в пункте 5.3.12.


. Обозначим как


Общее число единиц переноса.


Локальная эффективность.

Принимаем для паровой фазы модель идеального вытеснения.



Критерий Пекле для продольного перемешивания.



Коэффициент з.



Эффективность по Мэрфри.



Высота колонны.

Общее число теоретических тарелок.

Рассчитаем В при рабочем флегмовом числе:

.


Из диаграммы по рабочей кривой при рабочем флегмовом числе находим число тарелок в верхней части колонны , и в нижней .

Число действительных тарелок в верхней части колонны.



Число действительных тарелок в нижней части колонны.



Общее число действительных тарелок.



Высота колонны.



- расстояние между верхней тарелкой и крышкой колонны

- расстояние между нижней тарелкой и днищем колонны

Полное гидравлическое сопротивление колонны.

Гидравлическое сопротивление сухой колпачковой тарелки.



- коэффициент сопротивления


- скорость пара, рассчитанная на площадь прохода паров.


Величина перепада уровня жидкости на тарелке.



- эквивалентный коэффициент сопротивления перетоку жидкости по тарелке.

Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя на верхней и нижней тарелках.


Гидравлическое сопротивление одной тарелки верхней и нижней части колонны.



Полное гидравлическое сопротивление колонны.



6. Тепловой баланс колонны


Расчет энтальпий.

Исходные данные для расчетов.

Теплоемкости водных растворов метанола в в зависимости от концентрации х и температуры равны [8]:


Таблица 3 - Теплоемкости водных растворов метанола

х, мол. долисж при t,°C204060075,375,375,40,283,18689,20,483,287,892,80,683,388,694,70,884,189,396,11,084,889,697

Таблица 4 - Теплоемкости метанола (с1) и воды (с2) в парообразном состоянии

050100с145,8-55,1с2-34,836,7

Теплоты смешения () при в зависимости от концентрации раствора метанола х, мол. доли [8]:

- Теплота смешения в зависимости от концентрации раствора метанола.


Таблица 5

0,008090,0160,03180,06410,13580,31720,571-56-110,2-213,4-403,7-698,3-886-748,4

0,75160,86370,92760,96220,99-544,9-351,9-203,2-112,3-31,59

Расчет энтальпий исходной смеси, дистиллята и кубового остатка.

Энтальпия исходной смеси поступающей в колонну:



Из табл. 3 путем линейной интерполяции находим теплоемкость исходной смеси при средней температуре, за которую принимаем среднеарифметическое значение ; при этой температуре . Линейной интерполяцией из табл. 5 находим также теплоту смешения для раствора, равную . Получим:

Энтальпия дистиллята:


Из табл. 3 находим теплоемкость дистиллята при средней температуре ; при этой температуре . Из табл. 5 находим теплоту смешения для раствора, содержащего 87,9% (мол) метанола, равную. Тогда получим:

Энтальпия кубового остатка:

Из табл. 3 находим теплоемкость кубового остатка при средней температуре ; при этой температуре . Из табл. 5 находим также теплоту смешения для раствора, равную . Тогда получим:

Расчет мольной энтальпии поступающего в дефлегматор пара



Теплоты испарения метанола и воды при 25°С равны соответственно 37970 и 44000 .

Из табл. 4 определим теплоемкости метанола и воды в парообразном состоянии при температуре 44,8°С (среднее значение температуры между 25°С и 64,6°С; они равны соответственно 50 и 34,7

Тепловые нагрузки дефлегматора и кипятильника.

Тепловая нагрузка дефлегматора.


Переведем расход дистиллята из в


; ;


Тепловая нагрузка кипятильника.



с учетом общих потерь (10%) тепловая нагрузка кипятильника изменится:


7. Выбор и расчет подогревателя исходной смеси


Предварительный расчет площади теплообмена и выбор подогревателя исходной смеси.

Исходные данные.

Теплоносителя с большей средней температурой (водяной пар) при :

при .

.

.

- удельная теплота парообразования воды.

- теплоемкость воды.

- теплопроводность воды.

Теплоносителя с меньшей средней температурой (метанол-вода) при :



- теплоемкость смеси метанол-вода из табл. 3.

- теплопроводность смеси метанол-вода.

- динамический коэффициент вязкости метанола.

.


- динамический коэффициент вязкости смеси метанол-вода.


- поверхностное натяжение смеси метанол-вода.

- расход исходной смеси

- удельная теплота парообразования смеси метанол-вода.



Тепловая нагрузка подогревателя.



Расход греющего пара.



Среднелогарифмическая разность температур.



Ориентировочная площадь и предварительный выбор подогревателя исходной смеси.

Коэффициент теплопередачи в пластинчатых теплообменниках выше, чем у кожухотрубчатых, поэтому примем


Рассмотрим разборный пластинчатый подогреватель исходной смеси с симметричной двухпакетной схемой компоновки пластин (по ГОСТ 15518-83) с: поверхностью теплообмена , поверхностью пластины , числом пластин , поперечным сечением канала , эквивалентным диаметром канала , толщиной пластин и приведенной длиной канала .

Уточненный расчет поверхности теплообмена и окончательный выбор подогревателя исходной смеси.

Скорость жидкости и число Re в каналах.


- значит режим турбулентный


Коэффициент теплоотдачи к жидкости.



Коэффициент теплоотдачи от пара.

Примем что , то расчет будем выполнять по формуле:



Сумма термических сопротивлений стенки пластин и загрязнений жидкости.

Термическое сопротивление загрязнений со стороны жидкости , сопротивлением загрязнений со стороны пара можно пренебречь. Материал пластин - нержавеющая сталь Х17Н13М2Т ГОСТ 3632-72. Коэффициент теплопроводности стали .



Коэффициент теплопередачи.


Проверка правильности принятого допущения относительно .



Уточненный расчет коэффициента теплопередачи.

т.к. , то коэффициент теплоотдачи к жидкости определяем по формуле, принимая , :



рассчитаем коэффициент теплопередачи:



проверим :



т.к. , то методом последовательных приближений выполняем расчеты по сходимости принятой разности температур .

Принимаем


. Принимаем



Так различия между принятой разностью температур и рассчитанной незначительны. Расчет прекращен.

Требуемая площадь поверхности теплопередачи.


т.к. , то пластинчатый теплообменник с номинальной поверхностью по ГОСТ 15518-83 подходит, с запасом:



8. Подбор конденсатора


Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции пластинчатого конденсатора, для конденсации паров легколетучего компонента в количестве =0,118 кг/с. Температура конденсации t1=69 0C, удельная теплота конденсации r (при содержании 92% масс. метанола в дистилляте, при 69 гр. r метанола=1101000 Дж/кг; r воды =2320000 Дж/кг) по правилу аддитивности:



Физико-химические свойства конденсации при температуре конденсации:

Тепло конденсации отводится водой, с начальной температурой t2н=25 0С. Примем температуру воды на выходе из конденсатора t2к=33 0С. Потери тепла примем 5%.

Тепловая нагрузка аппарата:



Расход воды находим из уравнения теплового баланса:


Средняя разность температур:



В соответствии Kор=1000 Вт/(м2?К), примем ориентировочное значение поверхности:



Выбираем разборный пластинчатый конденсатор по ГОСТ 15518-83.

Поверхность теплообмена 12.5 м2.

Число пластин-66.

Поверхность пластины - 0,2 м2.

Масса 800 кг.

Запас площади составляет:


9. Подбор кипятильника


Подобрать нормализованный вариант конструкции пластинчатого испарителя ректификационной колонны, с получением GW=1,132 кг/с паров водного раствора органической жидкости, кипящая при температуре t2=93 0C, удельная теплота конденсации равна r2=(при содержании 7% масс. метанола в дистилляте, при 93 гр. r метанола=1101000 Дж/кг; r воды =2270000 Дж/кг) по правилу аддитивности:



В качестве теплоносителя используется насыщенный водяной пар давлением 0,1 МПа. Удельная теплота конденсации r1=2171000 Дж/кг, температура конденсации t1=1330С.

Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса:



Средняя разность температур:



Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор=1000 Вт/(м2?К). Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:


Выбираем пластинчатый разборный кипятильник по ГОСТ 15518-83.

Поверхность теплообмена 16 м2.

Число пластин-84.

Поверхность пластины - 0,2 м2.

Масса 1340 кг.

Запас площади составляет:


10. Емкостное оборудование


Номинальный объем емкостного оборудования определяется по формуле:



где G - массовый расход продукта в емкости, кг/ч;

ф - время пребывания продукта в емкости, ч;

с - плотность продукта, кг/м³.

Принимая, время пребывания продукта в емкости равным 8 ч и используя данные найденные ранее значения массовых расходов, получим:

для исходной смеси

для кубового остатка

для дистиллята

Окончательно принимаем емкости объемом 40 и две по 30 и 5 соответственно.


11. Выбор и расчет штуцеров


Основная расчетная формула , где G - объемный расход;

- рекомендуемая скорость перекачиваемой среды (жидкости или пара );

, принимаем ;

, принимаем

Штуцер для выхода паров с верха колонны.



принимаем .

Штуцер для входа флегмы.

.


принимаем

Штуцер для входа пара из кипятильника.



принимаем .

Штуцер для входа исходной смеси

плотности метанола и воды равны: , . Плотность смеси при температуре :



принимаем .

Штуцер для выхода кубового остатка.

.



принимаем .

Штуцер для выхода жидкости из куба на циркуляцию.


принимаем .


12. Расчёт толщины стенки и опоры колонны


Исходные данные.

Диаметр аппарата D=0,6 м

Рабочее давление атмосферное

Расчетная температура принимается равной максимально допустимой рабочей температуреt = 150ºC

Материал аппарата сталь Х17Н13М2Т ГОСТ 3632-72

Срок службы аппаратаф = 15 лет

Скорость коррозии, эрозии не болееП=0,133 мм/год

Допускаемые напряжения [у] = 130 МПа

Обечайка корпуса.

Рассчитаем давление гидроиспытания под наливом воды.

Давление гидроиспытания определяется по формуле:



= 1000 кг/м² - плотность воды при гидроиспытаниях; Н= 3,9 м - высота столба жидкости при гидроиспытаниях.

Подставляя значения, получим:

Расчетное давление:



Толщина обечайки определяется по формуле:


, где = 1 - коэффициент прочности продольного сварного шва.


Подставляя числовые значения в форму, получим:

Испытательная толщина стенки определяется с учетом прибавки с к рассчитанной толщине, согласно условию:


, где с - сумма прибавок к расчетной толщине


где - прибавка для компенсации коррозии и эрозии;

=0,8 мм - прибавка на компенсацию минусового допуска;

=0,51 мм - технологическая прибавка.

Прибавка определяется по формуле:



Тогда

После подстановки полученных значений получим:

По технологическим требованиям исполнительную толщину стенки корпуса окончательно принимаем равной 8 мм.

Проверим условие применяемости расчетных формул. Для обечаек при 200 мм должно выполняться условие:



Условие выполняется.

Допускаемые напряжения при гидроиспытаниях определяются по формуле:



где = 250 МПа - предел текучести материала корпуса при t=20ºС.

Проверим условие:

где [Р] - допускаемое избыточное внутреннее давление, МПа.



Условие 0,038< 4,93 выполняется.

Проверим выполнение условия:


,


где - пробное давление, МПа, - допускаемое напряжение при t = 20ºС.

Условие 0,038< 0,06 выполняется

Следовательно, принятая толщина обечайки условие прочности удовлетворяет.

Днище корпуса.

Толщина стенки эллиптического днища, нагруженного внутренним давлением, находится по формуле:



где R = D = 0,6 м - радиус кривизны в вершине днища;

ц = 1 - коэффициент прочности сварного шва

исполнительная толщина стенки днища определяется по формуле:



где с = 0,00331 м - сумма прибавок к расчетной толщине стенки.

Принимаем исполнительную толщину стенки днища равной 8 мм.

Выбор опоры.

Выбор опоры осуществляется по максимальным и минимальным приведенным нагрузкам.

Максимальная приведенная нагрузка для нижнего сечения опорной обечайки при отсутствии изгибающего момента рассчитывается по формуле:


где , - вес аппарата соответственно при рабочих условиях и условиях гидроиспытаний, МН.

Ориентировочно примем следующие значения нагрузок и изгибающих моментов: = 1МН, = 1,2 МН.

Подставляя соответствующие значения моментов и нагрузок, получим:

Минимальная приведенная нагрузка определяется по формуле:

,

где = 0,8 МН - максимальная нагрузка в условиях монтажа.

Принимаем цилиндрическую опору типа 3 с = 1,6 МН, =0,8 МН.

Опора 3-2200-160-80-2000 ОСТ 26-467-78.

технологический конденсатор ректификационный

13. Насосное оборудование


Подбор насоса для подачи исходной смеси на кипятильную тарелку из емкости проведем по формуле:



где - высота подъема исходной смеси до питающей тарелки;

- общие потери напора на трение и местные сопротивления, м;

Общие потери напора на трение и местные сопротивления определим по формуле: , где - коэффициент трения, L=25 м - длина трубопровода подачи исходной смеси, - суммарная эквивалентная длина трубопровода, имеющего такое же гидравлическое сопротивление, как и местные сопротивления (повороты, арматура, подогреватель), м; щ - скорость жидкости в трубопроводу, м/с;

Примем = 15 м.

Скорость жидкости в трубопроводе определяется уравнением расхода



Коэффициент трения определяется в зависимости от критерия Рейнольдса: .

Коэффициент трения для труб с шероховатостью 0,2 мм составляет .

Тогда потери напора требуемый напор составит:

Н=2,5 + 0,54 = 3,0 м

При требуемом напоре 3 м и объемном расходе 5,5 м³/ч принимаем насос марки Х2-6,3/30 со следующими характеристиками:

подача Q= 6,3 м³/ч; напор 30 мм. в.ст; мощность N= 3 кВт; обороты 2900; масса 34 кг; габариты - 450х280х190.


Заключение


В результате курсовой работы рассчитана и спроектирована колонна непрерывного действия для разделения смеси метилового спирта и воды. Тип ректификационная колонны - тарельчатая. Тарелки колпачковые типа ТСК-1.

Производительность колонны по исходной смеси , по дистилляту, по кубовому остатку. Диаметр колонны , высота колонны.

Также подобран разборный пластинчатый подогреватель исходной смеси, с симметричной двухпакетной схемой компоновки пластин, в котором для подогрева используется насыщенный водяной пар. В нем поверхность теплообмена , общее число пластин и приведенная длина канала . Запас поверхности 5,5%.


Библиографический список


1.Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под ред. чл. - корр. АН России П.Г. Романкова. ? 13-е изд., М.: ООО ТИД «Альянс», 2006.? 576 с.

.Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. под ред. Ю.И. Дытнерского, 4-е издание. М.: ООО ИД «Альянс», 2008. - 496 с.

.Справочник химика. Т. 1. М.Л.: «Госхимиздат», 1963. - 1071 с.

.Л.И. Коробчанская, А.Л. Марченко, А.А. Коваленко Колонные аппараты. Каталог: срок ввода в действие 1 квартал 1979 г., издание 2-е исправленное и дополненное, М.:ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1978 - 30 с.

.Л.М. Коваленко, К.М. Деревянченко, Л.Г. Саломатина Пластинчатые теплообменные аппараты. Каталог: срок ввода в действие 1 января 1991 г., издание 5-е исправленное и дополненное, М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1990.

.http://nashaucheba.ru/v30040/курсовой_проект_ректификационная_установка_для_разделения_смеси_бензол-толуол.

.http://www.ngpedia.ru/cgi-bin/getimg.exe? usid=18&num=1 - Поверхность теплообмена и основные параметры разборных пластинчатых теплообменников по ГОСТ 15518 - 83.


Теги: Расчет ректификационной установки непрерывного действия  Курсовая работа (теория)  Физика
Просмотров: 16456
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Расчет ректификационной установки непрерывного действия
Назад