Московская Государственная Академия
Тонкой Химической Технологии
им. М.В. Ломоносова
Кафедра процессов и аппаратов химических технологий
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту
по расчету ректификационной установки
Студент: гр. ХТ-405
Руководитель:
Москва 2002

ПЛАН
ВВЕДЕНИЕ
Цель и задачи курсового проектирования
Описание технологической схемы
Выбор конструкционного материала
Расчет контактных устройств6
Расчет потоков дистиллята и кубового остатка
РАСЧЕТ ГАБАРИТОВ КОЛОННЫ
Расчет габаритов верха колонны
Расчет габаритов низа колонны
Расчет гидравлического сопротивления колонны
РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОЙ АППАРАТУРЫ
Диаметры штуцеров
Расчет кубового испарителя
Расчет конденсатора-дефлегматора
Подогреватель исходной смеси
Водяной холодильник дистиллята
Водяной холодильник кубового остатка
Расчет и выбор конденсатоотводчиков
Расчет емкостных аппаратов
Расчет тепловой изоляции
Расчет центробежного насоса
Расчет толщины обечайки
Список использованной литературы

Введение

Ректификация - один из самых распространенных технологических процессов в химической, нефтеперерабатывающей и, во многих других отраслях промышленности.
Ректификация - это процесс разделения бинарных или многокомпонентных паровых, а также жидких смесей на практически чистые компоненты или их смеси, обогащенные легколетучими или тяжелолетучими компонентами; процесс осуществляется в результате контакта неравновесных потоков пара и жидкости.
Характерной особенностью процесса ректификации являются следующие условия образования неравновесных потоков пара и жидкости, вступающих в контакт: при разделении паровых смесей неравновесный поток жидкости образуется путем полной или частичной конденсации уходящего после контакта потока пара, в то время как при разделении жидких смесей неравновесный паровой поток, образуется путем частичного испарения уходящей после контакта жидкости. Вследствие указанных особенностей проведения процесса неравновесные потоки пара и жидкости, вступающие в контакт, находятся в состоянии насыщения, при этом пар более нагрет, нежели жидкость, и в нем содержится больше тяжелолетучих компонентов, чем в жидкости. После контакта пар обогащается легколетучими, а жидкость - тяжелолетучими компонентами за счет взаимного перераспределения компонентов между фазами.

Цель и задачи курсового проектирования

Курсовой проект базируется не только на теории процессов и аппаратов химической технологии, но и на ряде предшествующих дисциплин (графика, техническая механика, физическая химия). Качество проекта зависит от уровня овладения знаниями по указанным дисциплинам, от умения пользоваться технической литературой и от проявленной при проектировании инициативы.
Целью курсового проектирования является закрепление знаний, приобретенных при изучении перечисленного ряда дисциплин, а также привитие навыков комплексного использования полученных теоретических знаний для решения конкретных задач по аппаратному оформлению технологических процессов.
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и чертежей проектируемой установки на двух листах стандартного размера - 814х576. На первой листе помещаются общий вид основного аппарата установки с достаточным количеством проекций (продольные и поперечные разрезы) и наиболее важные узлы. На втором листе приводится технологическая схема установки.

Описание технологической схемы

Исходную смесь из емкости Е1 центробежным насосом Н1 подают в теплообменник - подогреватель исходной смеси П, где она нагревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну КР на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси х1.
Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении жидкости в кубовом испарителе К. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка хо, т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легко летучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают, в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава х2, получаемой в дефлегматоре Д путем конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике - холодильнике дистиллята Х2 и направляется в емкость Е3.
Из кубовой части колонны насосом непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике - холодильнике кубового остатка Х1 и направляется в емкость Е2.
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом).

Выбор конструкционного материала

Материал для изготовления колонн и теплообменной аппаратуры выбирается в соответствии с условиями их эксплуатации (прочность, механическая обработка, свариваемость). Главным же требованием является их коррозийная стойкость. Последняя оценивается в зависимости от скорости коррозии.
Предпочтительны материалы, скорость коррозии которых не превышает 0,1-0,5 мм/год, а по возможности - более стойкие (скорость коррозии 0,01-0,05 мм/год).
Сталь марки ОХ17Т обладает повышенной сопротивляемостью межкристаллической коррозии и устойчива как к ацетону, так и к бензолу. Для трубопроводов выберем марку Х17.
Стали удовлетворительно обрабатываются резанием и обладают удовлетворительной свариваемостью.
Сталь ОХ17Т (ГОСТ 5632-61)
SYMBOL 108 \f "Symbol" \s 12l=25,1 Вт/м·КSYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12r=7700 кг/м3
Сталь Х17 (ГОСТ 5632-61)  [6, стр.281, 282]
SYMBOL 108 \f "Symbol" \s 12l=25,1 Вт/м·КSYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12r=7750 кг/м3

Равновесные данные:

Смесь: Ацетон - Бензол.

x	y	t
0	0	86,1
1	3,52	79,2
5	14,96	76,35
10	25,31	73,6
20	46,3	69,7
30	51,47	66,75
40	60,3	64,5
50	67,85	62,65
60	74,64	61
70	81	59,6
80	87,37	58,35
90	93,71	57,25
95	96,87	56,7
99	99,37	56,27
100	100	56,18

1) По равновесным данным необходимо построить диаграммы T(x,y) и (x,y) для смеси ацетон-бензол.
А SYMBOL 186 \f "Symbol" \s 12є Ацетон Ма = 46 кг/кмоль
Б SYMBOL 186 \f "Symbol" \s 12є БензолМб = 78 кг/кмоль
2) Пересчитываем известные концентрации а0, а1 и а2 в x0, x1 и x2:



3) Расчет минимального флегмового числа:

 определяем по диаграмме (x,y) по x1:
SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12» 44

4) Расчет рабочего флегмового числа:
R=SYMBOL 115 \f "Symbol" \s 12sSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12ЧRmin=1,2*2,45=2,94
5) Расчет отрезка "b" для построения рабочей линии укрепляющей части колонны:

6) Построение рабочей линии на диаграмме (x,y) и определение числа теоретических тарелок:
nут=5nот=11
Для расчета числа реальных тарелок необходимо найти их КПД.
7) Расчет КПД тарелок:
Расчет ведется для питающей тарелки
х1=0,23 моль/моль
Поскольку смесь подается при температуре кипения, t1 определяется по диаграмме Т(х, у) по х1.
t1SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»68,8°C
При этой температуре определяется давление насыщенных паров компонентов:
РaSYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»1100 мм Hg
РбSYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»31 мм Hg
Необходимо рассчитать коэффициент относительной летучести:

Вязкость жидкой смеси:

SYMBOL 109 \f "Symbol" \s 12mА и SYMBOL 109 \f "Symbol" \s 12mВ определяются при t1 = 68,8°С:
SYMBOL 109 \f "Symbol" \s 12ma SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12» 0,22 сп
SYMBOL 109 \f "Symbol" \s 12mб SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12» 0,36 сп
SYMBOL 97 \f "Symbol" \s 12aSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12ЧSYMBOL 109 \f "Symbol" \s 12mсм=35,5*0,315=11,18
Средний КПД тарелок по диаграмме:
SYMBOL 104 \f "Symbol" \s 12h SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12» 0,25
8) Расчет числа реальных тарелок:

Nобщ=20+44=64
Расчет потоков дистиллята и кубового остатка

По правилу рычага второго рода:
П(а2-а0) =W1(a1-a0)


Проверка:
П+W0=W1
0,30+1,9=2,2 кг/с
Расчет габаритов колонны
Расчет габаритов верха колонны:

=П(R+1)
Рекомендуемая скорость пара равна:

а) Расчет плотности жидкости:

SYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12ra и SYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12rб определяются при температуре дистиллята tд=t2SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»68,8 (по диаграмме Т(х, у)):
SYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12ra SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12» 719 кг/м3
SYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12rб SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12» 805 кг/м3

б) Расчет плотности пара:
pSYMBOL 117 \f "Symbol" \s 12u=RT2





в) Расчет рекомендуемой скорости пара:
SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»1,04м/с

Расчет габаритов низа колонны.


Рекомендуемая скорость пара рассчитывается при температуре t0SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»77°C (диаграмма T(x,y))
а) Расчет плотности жидкости:
SYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12raSYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»724кг/м3
SYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12rбSYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»818кг/м3

б) Расчет плотности пара:





Рекомендуемая скорость пара:
 м/с
в) Расчет :

Расчет rкуб производится по принципу аддитивности:
rкуб=raSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Чa0+ rбSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Ч(1-a0)
 при t0=77°С
rкуб=500*0,025+396SYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Ч(1-0,025) SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»398,6кДж/кг
Расчет Qкип.
Qкип=W0SYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Чc0SYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Чt0-W1SYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Чc1SYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Чt1+П(RSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Чrд+iп)
По диаграмме Т(x,y) определяем:
- по х1t1=63,8°C  - по х2t2=56,7°C  - по х0t0=77°C
Вычисляем теплоемкости смеси при разных температурах:
с0=сaSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Чa0+сб(1-a0) =0,58*4, 19*0,025+4, 19*0,45*(1-0,025) =1,47кДж/кгК
с1=сaSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Чa1+сб(1-a1) =0,555·4, 19*0,15+0,444*4, 19*0,85=1,93 кДж/кгSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12ЧК
с2=сaSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12Чa2+сб(1-a2) =
0,546·4, 19*0,925+0,43*4, 19*0,075=2,25 кДж/кгSYMBOL 215 \f "Symbol" \s 12ЧК
Значения сa и сб взяты из номограммы
При температуре t2=56,7°C удельная теплота парообразования дистиллята:
 при t2 = 56,7 °С
rД=raa2+rб(1-a2) =522,4·0,925+410,7·(1-0,925) =595,5 кДж/кг
Энтальпия пара:
iп =c2·t2+rд=2,25·56,7+595,5SYMBOL 187 \f "Symbol" \s 12»654,5 кДж/кг
Qкип=1,9·1,47·77-2,22·1,93·63,8+0,3(2,45·595,5+654,5) =575,7 кВт
 

Теперь можно рассчитать диаметр колонны:

Расчет высоты.
H = h(Nобщ-1) +Zв+Zн = 0,5(64-1) +2+1 = 34,5 м
Габариты колонны.
Н = 34,5 м

 d=1000мм
Расчет гидравлического сопротивления тарелочной части колонны.
Общее гидравлическое сопротивление тарелки:
ΔР=ΔРс+ΔРσ+ΔРж, Па.
― Расчет потери напора пара на преодоление местных сопротивлений на сухой (неорошаемой) тарелке
ΔРс=ξ , Па.
Коэффициент сопротивления для клапанной тарелки ξ= 3,6 по [5, стр.25]
Скорость пара в отверстии тарелки: м/с
ΔРс=3,6* Па.
― Расчет сопротивления, вызываемого силами поверхностного натяжения.
ΔРσ= , Па.
dэ=d0=40 мм - эквивалентный диаметр отверстия тарелки.
При  єC
σА=15,9*10-3 Н/м [1, стр.501, табл. XXII]
σб=22,1*10-3 Н/м
σср=  Н/м
ΔРσ= Па.
― Расчет статистического сопротивления слоя жидкости на тарелке.
ΔРж=КА*hж*ρж*g, Па
Относительная плотность парожидкостной смеси КА=0,5-0,7
Средняя плотность жидкости
ρж= кг/м3
высота слоя жидкости на тарелке
hж = hw +how
высота перегородки hw=0,03-0,05м
Подпора жидкости на сливной перегородке:
how =
Периметр слива П' =1,12 м

Объемный расход жидкости
 R=2,94
 K/моль см
 м3/с
how = м
hж=0,04+0,02=0,06 м
ΔРж=0,5*0,06*770*9,81=226,6 Па
И так ΔР=514+1,9+226,6=642,5 Па
Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками 0,5 м необходимые для нормальной работы тарелок условие:
h >1,8*
0,4 >1,8*
0,4 > 0,17 => условия выполняются
Полное сопротивление тарельчатой колонны определяется числом тарелок
nΣ =64 в колонне.
ΔРполное =ΔР* nΣ =642,5*64=31120 Па.
Расчет диаметров штуцеров.
1) Штуцер для ввода исходной смеси.
d= , или
исходные данные: =2,22 кг/с
=0,23
t1= 63,8 єC
ρA=640,1 кг/ м3
ρВ=829,2 кг/ м3
ω1=0,9м/с
ρ1=Х1*ρА+(1-Х1) *ρВ=0,23*640,1+(1-0,23) *829,2=785,7 кг/ м3
d= =0,06м =60мм
Принимаю
Dу=50мм,dн=55мм, S=3,5мм, Н=120мм
2) Штуцер для вывода пара из колонны.
d = , мм
Исходные данные: =1,3 кг/с
=10-20 м/с
=1,67 кг/м3
d= =0,35м =350 мм
Принимаю
Dу=350 мм, dн=358 мм, S=4 мм, Н=235 мм
3) Штуцер для ввода флегмы.
d= , мм
Исходные данные:  =0,882 кг/с
=724,8 кг/м3
=0,5-1,0 м/с
d= =0,045 м =45 мм
Принимаю
Dу=50 мм, dн=55 мм, S=3,5 мм, Н=120 мм
4) Штуцер для вывода кубового остатка.
d= , мм
Исходные данные:  =1,7 кг/с
=0,5-1,0 м/с [7, стр.41]
=815,3кг/м3
d= =0,06 м =60 мм
Принимаю
Dу=50 мм, dн=55 мм, S=3,5 мм, Н=120 мм
5) Штуцер для ввода парожидкостной смеси.
d= , или
f=0,25*fтр
fтр= 0,176 м2
d= =0,237 м =237 мм
Принимаю
Dу=250 мм, dн=260 мм, S=5 мм, Н=175 мм
6) Штуцер для вывода жидкости.
d= , мм
Исходные данные:  =1,9 кг/с
=0,5-1,0 м/с
=815,3кг/м3
d= =0,06 м =60 мм
Принимаю
Dу=50 мм, dн=55 мм, S=3,5 мм, Н=120 мм
Тепловой баланс ректификационной установки
1) Расход тепла в кипятильнике:
(рассчитан выше)
2) Расход греющего пара в кипятильнике:

По (3, стр.525, табл. LVII) через давление греющего пара P =0,4 MПа=4 ат находим удельную энтальпию пара:
=4ат rкон=2744
 кг/с
3) Расход тепла дефлегматора:
Qg=Dм* rдис
Qg = 1,3*595,5=774 кВт
4) Расход охлаждающей воды в дефлегматоре при нагреве её на 20єC:

В интервале температур 9-20 єC вода имеет теплоемкость Cв = 4, 19
 кг/с
5) Расход тепла в подогревателе:
Qn= ω1 * C1 * t1=2,22*1,93*63,8=273,4
6) Расход греющего пара в подогревателе:
 кг/с
7) Общий расход греющего пара:

0, 20+0,09=0,29 кг/с
8) Расход тепла холодильника:
- дистиллята:
= П * t2 * C2 =0,3 *56,7 * 2,25=38,3 кВт
- кубового остатка:
= ω0 * t0 * C0 =1,9* 77 * 1,47=215 кВт
9) Расход охлаждающей воды при нагреве её на 20 єC в холодильнике:
- дистиллата:
 кг/с
- кубового остатка:
 кг/с
10) Общий расход охлаждающей воды:
 кг/с

Расчет кубового кипятильника
1) Расход тепла в кипятильнике:
Qкип = 575,7 кВт
2) Расход гр. Пара в кипятильнике:

3) Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи:
ref  SHAPE  \* MERGEFORMAT

t

,

°

C

t

,

°

C

t

0

=

77

°

C

T

конд

=122,8

°

C

В трубах смесь, в межтрубном пространстве - теплоноситель (конденсированный пар)
Движущая сила процесса:
SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 12Dt = T-t = 45,8SYMBOL 176 \f "Symbol" \s 12°С
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к жидкости:

А) Для водяного пара:
, где x - высота труб
с = 0,943 - для вертикальных теплообменников
А0 = 12,92·103 [7, c.149]
kор = 600 Вт/м2·К.

Выбираем теплообменник по каталогу:
Одноходовой теплообменник типа ТН и ТЛ:
F = 21 м2
l = 1500 мм-длина трубы
dнSYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґs = 38SYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґ2 [мм]
nтруб=121
fтр =0,11 м2-трубное пространство

Б) Характеристика стенки:
Выбор материала из которого изготавливать трубки:
СтальSYMBOL 108 \f "Symbol" \s 12l=46,5 [3, c.529, табл. XXVIII]
По каталогу [4, с.414] выбираем толщину стенки:
SYMBOL 100 \f "Symbol" \s 12d=2мм

В) Для кипящего бензола:
В0 = 40·р0,3·SYMBOL 106 \f "Symbol" \s 12j3 [7]
(коэффициент, включающий различные теплофизические константы)

Бензол: Вода:
SYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12r = 815 кг/м3SYMBOL 114 \f "Symbol" \s 12r = 972 кг/м3 [3, c.512, табл. IV]
SYMBOL 109 \f "Symbol" \s 12m = 0,316·10-3 Па·сSYMBOL 109 \f "Symbol" \s 12m = 0,357 10-3 Па·с [3, c.516, табл. IX]
М = 78 г/мольМ = 18 г/моль [3, c.541, табл. XLIV]

p = рверха + SYMBOL 68 \f "Symbol" \s 12Dрполн = 1,3 бар
В0 = 40·1,30,3·0,4653 = 4,8
4) Расчет коэффициента теплопередачи:

kрасч = 1902 Вт/м2·К.
5) Расчет поверхности теплообмена:

Одноходовой теплообменник типа ТН и ТЛ:
F = 7 м2
H = 1500 мм-высота трубы
dнSYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґs = 25SYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґ2 [мм]
nтруб=61
fтр =0,021м2-трубное пространство
Dнар = 325 мм
Расчёт дефлегматора
1) Расход тепла:
Qд=774 кВт
2) Расход охлаждающей воды:
Gвдеф=9,23 кг/с
3) Расчет движущей силы теплообменного процесса:
ref  SHAPE  \* MERGEFORMAT

t

в

’’=45

°

C

t

в

’=2

0

°

C

t

2

=56,7

°

C

°C
4) Расчет термического сопротивления:
Материал трубок:
СтальSYMBOL 108 \f "Symbol" \s 12l=46,5 [3, c.529, табл. XXVIII]
толщина стенки:
SYMBOL 100 \f "Symbol" \s 12d=2мм(dSYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґS: 25SYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґ2)

5) Предварительный выбор теплообменного устройства:
Задаемся ориентировочным коэффициентом теплопередачи кор = 500 Вт/(м2·К) (при вынужденном движении, при передаче тепла от конденсирующегося пара к воде, границы задания ориентировочных значений к=300SYMBOL 184 \f "Symbol" \s 12ё800)
[3, c.172, табл.4.8]
Ориентировочная поверхность теплообмена:

Для одноходового теплообменника ближайшей является F=71м2.
l = 5000 мм-длина трубы
dнSYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґs = 38SYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґ2 [мм]
nтруб=121
fтр =0,11 м2-трубное пространство
Расчет скорости воды:

Оценка режима течения:

SYMBOL 110 \f "Symbol" \s 12nводы = 0,66 м2/с
 - это развитый турб. режим (Re > 104)
6) Расчет SYMBOL 97 \f "Symbol" \s 12aSYMBOL 50 \f "Symbol" \s 122:
Расчет значения критерия Нуссельта по формуле:

SYMBOL 101 \f "Symbol" \s 12el=1(т. к. l/d > 50)

 По номограмме [3, c.564, рис. ХIII] определяется значение критерия Прандтля: Pr = 3,4


7) Расчет интенсивности теплообмена:


c=0,72 - для горизонтальных труб

8) Расчет коэффициента теплопередачи:

kop=500 Вт/(м2·К)
k=397,9 Вт/(м2·К)
9) Выбор теплообменника по каталогу [4, c.417]:

Одноходовой теплообменный аппарат типа ТН или ТЛ:
F = 97 м2
fтр = 0,176 м2
nтруб=511
Подогреватель исходной смеси
ref  SHAPE  \* MERGEFORMAT

Т

конд

=

122,8

°

C

120

°

C

20

°

C

где
 По каталогу [4, c.416] выбираем одноходовой теплообменник со следующими характеристиками:
F = 28 м2
l = 2000 мм-высота трубы
dнSYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґs = 38SYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґ2 [мм]
fтр =0,11 м2-трубное пространство
Dнар = 600 мм
Водяной холодильник дистиллята
ref  SHAPE  \* MERGEFORMAT

56,7

°

C

40

°

C

20

°

C

30

°

C

где

F = 9 м2
l = 1000 мм-высота трубы
dнSYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґs = 25SYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґ2 [мм]
fтр =0,0042 м2-трубное пространство
Dнар = 400 мм
Водяной холодильник кубового остатка.
ref  SHAPE  \* MERGEFORMAT

77

,5

°

C

40

°

C

20

°

C

30

°

C

где

По каталогу [4, c.413] выбираем одноходовой теплообменник со следующими характеристиками:
F = 19 м2
l = 4000 мм-высота трубы
dнSYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґs = 25SYMBOL 180 \f "Symbol" \s 12ґ2 [мм]
fтр =0,0021 м2-трубное пространство
Dнар = 325 мм
Подбор и расчет конденсатоотводчиков.
При давлении на входе не менее 0,1 МПа и противодавлении не более 50% давления на входе устойчиво работают термодинамические конденсатоотводчики. Они применяются для отвода переохлажденного конденсата.
Расчетное количество конденсата после теплопотребляющего аппарата:
 кг/с =0,86 т/ч
 кг/с =0,36 т/ч
Давление греющего пара перед конденсатоотводчиком:
P1=0,95*Pгр=0,95*4=3,8 ат
Давление после конденсатоотводчика при свободном сливе конденсата:
Р2=0,1 ат.
Условная пропускная способость:
КVу= , где
ΔР = Р2 - Р1 - перепад давления на конденсатоотводчике, ат.
А - коэффициент, учитывающий температуру конденсата и перепад давлений на конденсатоотводчике (определяется по графику).
 т/с
мм
Подбираем конденсатоотводчик для кипятильника:
Dу=50 мм; L=200 мм; L1=24 мм; Hмакс=103 мм; H1=60 мм; D0=115 мм
 т/с
 мм
Подбираем конденсатоотводчик для подогревателя:
Dу=20 мм; L=100 мм; L1=16 мм; Hмакс=63 мм; H1=22,5 мм; D0=67 мм
В данном проекте используют термодинамические конденсатоотводчики 45Ч12ИЖ для автоматического отвода из пароприемника конденсата водяного пара рабочей температуры до 200 єC.

Расчет и выбор вспомогательного оборудования

Расчет емкостей.
Для приема исходной смеси (Е1), кубового остатка (Е2) и дистиллата (Е3) должны быть предусмотрены резервуары. Размеры последних рассчитываются, исходя из условий обеспечения непрерывности работы установки в течение 6 часов (τ) и заполнении их на 0,8 емкости (К3).
Расчет резервуара для хранения исходной смеси.
Исходные данные: a1=0,15 масс дол.
W1 =2,22 кг/с;
τ=6ч =21600 с; ρА=791,0 кг/м3
К3=0,8; ρВ=879,0кг/м3 при 20 єC
 кг/м3
 м3
Подбираю емкость ГЭЭ1-1-100-0,6.
Dвн=3200 мм L(H) =16700 мм
Расчет резервуара для хранения дистиллата.
Исходные данные: d2=0,925 масс дол.
П =0,55 кг/с;
τ=21600 с; ρА=791,0 кг/м3
К3=0,8; ρВ=879,0кг/м3 при 20 єC
 кг/м3
 м3
Подбираю емкость ГЭЭ1-2-125-0,6.
Dвн=2400 мм L(H) =4500 мм
Расчет резервуара для хранения кубового остатка.
Исходные данные: a0=0,025 масс дол.
W0 =1,9 кг/с;
τ=21600 с; ρА=791,0 кг/м3
К3=0,8; ρВ=879,0кг/м3 при 20 єC
 кг/м3
 м3
Подбираю емкость ГЭЭ1-1-100-0,6.
Dвн=3200 мм L(H) =16700 мм
Расчет толщины тепловой изоляции ректификационной установки.
Расчет толщины тепловой изоляции проводится по формуле:
, где
αВ =9,3+0,058* - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/м2 *К.
 - температура изоляции со стороны окружающей среды.
=20 0С
 - температура изоляции со стороны колонны. Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции:
≈ При Ргр =4ат. → =142,9 0С
 - температура окружающей среды (воздуха). Температура воздуха в г. Ярославле зимой - 20 0С.
λu - коэффициент теплопроводности изоляционного материала в качестве материала для тепловой изоляции выбираю совелит (85% магнезии и 15% асбеста). По (1, стр.504, табл. XXVIII) для совелита λu =0,09
αВ =9,3+0,058 * 40 =11,6
м
Принимаю толщину тепловой изоляции 0,23м и для других аппаратов.

Список использованной литературы

1) Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром, М.: Наука, 1966.
2) Захаров М.К., Солопенков К.Н., Варфоломеев Б.Г. Методические указания к курсовому проектированию ректификационных установок непрерывного действия, М.: Полинор-М, 1995.
3) Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, Л.: Химия, 1987.
4) Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Приложение к справочнику, М.: Машиностроение, 1970.
5) Колонные аппараты: Каталог, М.: Цинтихимнефтемаш, 1978.
6) Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник, М.: Машиностроение, 1970.
Мясоединков В.М. / Под ред. Б.Г. Варфоломеева Подбор и расчет конденсатоотводчиков, М.: МИТХТ, 1989.
Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. и др. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию, М.: Химия, 1991.
Сварное емкостное оборудование. Каталог ЦИНТИХИМНЕФТЕМАН, "Москва", 1987 г.