Содержание.
  "1-3" Условие задачи.                                                                                         2
Схема ректификационной установки                                                    3
Исходные данные:                                                                                  3
Равновесные данные:                                                                            4
1. Построение диаграмм x-y и x,y - t по равновесным данным.         4
Диаграмма 1                                                                                              4
Диаграмма 2                                                                                              4
2. Пересчет из абсолютных концентраций в мольные.                       4
3. Расчет минимального флегмового числа.                                         5
4. Расчет рабочего флегмового числа.                                                   5
5. Построение рабочей линии.                                                                 5
6. Расчет КПД тарелок.                                                                            5
7. Определение числа тарелок.                                                                6
8. Расчет потоков дистиллята и кубового остатка.                              5
9. Расчет габаритов колонны                                                                  6
а) Расчет для верха колонны.                                                                  6
б) Расчет диаметра низа колонны.                                                         7
10. Расчет высоты тарельчатой части.                                                  7
11. Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе.   8
12. Расчет средней движущей силы теплопереноса.                             7

13. Расход охлаждающей воды.                                                               7

14. Поверхность теплообмена конденсатора.                                        8

Список литературы                                                                                  9

Условие задачи.
Рассчитать тарельчатую ректификационную колонну непрерывного действия для разделения бинарной смеси метанол – этанол, подаваемой в колонну при температуре равной температуре кипения. Колонна работает под атмосферным давлением. Исходные данные: расход g₁ = 4,2 кг/с, процентные массовые концентрации: исходной смеси a₁ = 32%, дистиллята a₂ = 95%, кубового остатка a₀ = 2%, коэффициент избытка флегмы 4, давление греющего пара P_гр =1,5 ата, начальная температура охлаждающей смеси t^’_в = 18 ⁰C.
Определить:
1.     Реальное и теоретическое число тарелок в отгонной и укрепляющих частях;
2.     Диаметр верха и низа колонны и высоту тарельчатой части;
3.     Расход охлаждающей воды в конденсаторе (температурой воды на выходе из конденсатора задаться);
4.     Рассчитать поверхность теплообмена конденсатора.

Схема ректификационной установки

				Gв tв’

 

П aд

W

			Gв tв’’
	W1 a1

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

Pгр

			W0 a0

 

Ск   Tнас

Исходные данные:

g₁= 4,2 кг/час;
a_o= 1 %;
a₁= 32 %;
a₂= 95 %;
4
P_гр =1,5 ата
t_в^’= 18 ^oC;
K = 900
t_в^’’= 40 ^oC (задаемся);

·        Равновесные данные:

x%	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
y%	0	7,4	14,3	27,1	39,6	51,5	62,5	72,3	79,8	86,6	93,2	100
t oC	78,3	77,2	76,5	75,0	73,6	72,2	70,8	69,4	68,2	66,9	65,9	64,5

1. Построение диаграмм x-y и x,y - t по равновесным данным.

Диаграмма 1

Диаграмма 2

2. Пересчет из абсолютных концентраций в мольные.

3. Расчет минимального флегмового числа.

4. Расчет рабочего флегмового числа.

5. Построение рабочей линии.

6. Расчет КПД тарелок.

(из диаграммы x,y – t).
Все данные берутся при t₁:
                    [2, стр. 529, рис. V].
                         [2, стр.538-539, рис. XIV].



КПД находим по графику ([2, стр. 302, рис. 7-2]): h = 0,49.

7. Определение числа тарелок.

8. Расчет потоков дистиллята и кубового остатка.

кг/с
кг/с
Проверка: W₁ = П +W₀ = 4,2

9. Расчет габаритов колонны

С – коэффициент, зависящий от конфигурации тарелок, С = f(h). Принимаем
h = 0,4 мм, тогда С = 0,044. [2, стр. 301].

а) Расчет для верха колонны.

T₂ = 273,2 + t₂
t₂ находим по диаграмме x,y – t (смотрим по x₂). t₂ = 65,7 ⁰C.
T₂ = 273,2 + 65,7 = 338,9 K.



Справочные данные для верха колонны берутся для t₂ = 56,3 ⁰C. [2, табл. IV].

б) Расчет диаметра низа колонны.

t₀ находим по диаграмме x,y – t (смотрим по x₀). t₀ = 78,0 ⁰C.
T₀ = 273,2 + 78,0 = 351,2 K.



Справочные данные для верха колонны берутся для t₀ = 77,2 ⁰C. [2, табл. IV].

Так как,


Далее смотрим каталог:
·        d_в = 4,8 м
·        d_н = 3,8 м
Выбираем диаметр колонны по большему, т.е. d_к = 3,8 м.

10. Расчет высоты тарельчатой части.

11. Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе.

Значения удельных теплот конденсации ацетона и этанола берутся при t₂ = 65,7 ⁰C. [2, табл. XLV].

180C

400C

64,50C

t0C

t0C

12 Расчет средней движущей силы теплопереноса.

	F

 

13. Расход охлаждающей воды.

14. Поверхность теплообмена конденсатора.

Список литературы.
1.     Рамм, Планковский. Справочник теплофизических свойстсв органических вещестсв.
2.     Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Издательство «Химия», 1981.
3.     Лащинский А.А, Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Москва, 1980.