Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Декабря 2011 в 17:01, курсовая работа
Целью расчёта ректификационной установки непрерывного действия является определение основных размеров оборудования, входящего в технологическую схему установки, размеров внутренних устройств ректификационного аппарата, мат. потоков и затрат тепла. При этом следует помнить, что ректификация представляет собой процесс разделения жидких смесей на компоненты, при котором происходит переход вещества из жидкой фазы в паровую и наоборот. В большинстве случаев ректификация осуществляется в противоточных колоннах с контактными элементами.
Принципиальная схема ректификационной установки представлена на рисунке 1. Исходная смесь из промежуточной ёмкости 1 центробежным насосом 2 подаётся в теплообменник 3, где подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колону 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси Хƒ.
3.6
Гидравлическое сопротивление
ректификационных
колонн
3.6.1 Гидравлическое сопротивление колпачковой тарелки
Гидравлическое сопротивление колпачковой тарелки слагается из сопротивления сухой тарелки при открытых прорезях ∆Р1, сопротивления, обусловленного силами поверхностного натяжения ∆Р2, гидростатического давления столба жидкости над верхним обрезом прорези ∆Р4, Па.
wn - скорость пара в прорезях колпачка, находится в пределах 2-8 м/с; для колонн, работающих под вакуумом - в пределах 0,8-3 м/с;
ξ - коэффициент сопротивления (ξ = 1,5-2)
3.6.3 Общее гидравлическое сопротивление колонны
Для
проверки правильности принятого расстояния
между тарелками можно
4. Расчёт дефлегматора
Предварительно выбирают вариант с частичной или полной конденсацией пара в дефлегматоре.
4.1 Определение расхода охлаждающей воды на дефлегматоре
Для определения этой величины необходимо составить тепловой баланс дефлегматора, включающий следующие величины.
Приход тепла:
с охлаждающей водой
с паром из колонны
Расход тепла:
с дистиллятом
Уравнение
теплового баланса
4.2 Поверхность теплопередачи дефлегматора
5. Подогреватель исходной смеси
Исходная смесь подогревается чаще всего в трубчатом теплообменнике насыщенным водяным паром до температуры кипения на питающей тарелке.
5.1 Количество тепла для подогрева исходной смеси
Количество тепла для подогрева исходной смеси определяется в Вт:
5.2 Расход греющего пара на подогреватель
Расход греющего пара на подогреватель определяется в кг/с:
5.3 Поверхность нагрева подогревателя
6. Выбор питающего насоса
Выбор питающего насоса производится в зависимости от свойств подогреваемой смеси.
Основными типами насосов, используемых в химической технологии, являются центробежные, осевые, поршневые. Для проектируемой ректификационной установки используем центробежный насос. При проектировании обычно возникает задача определения необходимого напора Нл, мощности Nн при заданной подаче жидкости Qп, перемещаемой насосом. Далее по найденному напору и производительности насоса определяем его марку, а по величине мощности на валу Nп - тип электродвигателя к насосу.
Мощность на валу насоса
Напор насоса
Геометрическая высота подъёма жидкости Нr равна высоте исчерпывающей части ректификационной колонны:
Nч. к. - число тарелок контакта в исчерпывающей части колонны;
h - расстояние между тарелками, м;
hn - напор, теряемый на преодоление гидравлического сопротивления в трубопроводе,мм.
Потери напора:
Определим диаметр трубопровода из основного уравнения расхода:
Для определения коэффициента трения λ рассчитываем величину Rе:
Для гладких труб при найденном Rе определяем λ. Сначала определим сумму коэффициентов местных сопротивлений:
Пусть количество колен равно 8, а вентилей - не меньше 4. Коэффициенты местных сопротивлений равны [2, табл. ХII].
По приложению V устанавливаем, что значениям подачи и напора больше всего соответствует центробежный насос марки Х8/30.
7. Расчёт объёма и размеров емкостей
Большинство емкостей представляют собой вертикальные или горизонтальные цилиндрические аппараты. При проектировании основными руководящими документами являются нормали и Госстандарты, предусматривающие нормальный ряд цилиндрических аппаратов и сосудов до 200 м³.
Расчёт емкостей для исходного дистиллята и кубовой жидкости ведём из условий шестичасовой (сменной) работы ректификационной установки, т.е. τ = 6 ч. Далее,
8. Определение диаметра штуцеров
Штуцеры изготовляются из стальных труб необходимого размера по ГОСТу 9941-62. Диаметры труб выражены в мм.
Диаметр штуцеров определим из основного уравнения расхода: