Расчет ректификационной колонны непрерывного действия - Курсовая работа

Рассчитать ректификационную колонну непрерывного действия для разделения бинарной смеси бензол - толуол по следующим данным: Расход исходной смеси GF = 2,5 кг/с.Колонна работает под атмосферным давлением. Рассчитать подогреватель исходной смеси для ректификационной колонны (кожухотрубчатый конденсатор), если известно, что для охлаждения используется пар, начальная температура 15 0С, конечная - 20 0С.Ректификация - многократная дистилляция, проводимая таким образом, что восходящий поток пара взаимодействует с нисходящим потоком жидкости, обогащенной легколетучим компонентом. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно низкокипящий компонент, которым обогащаются пары, а из паровой - конденсируется преимущественно высококипящий компонент, переходящий в жидкость. Эти пары выходящие из верхней части колоны после их конденсации в отдельном аппарате дают дистиллят (верхний продукт) и флегму - жидкость, возвращающуюся для орошения колоны и взаимодействия с поднимающимися в колоне парами.Исходную смесь из емкости 1 центробежным насосом подают в теплообменник 2, где она подогревается до температуры кипения. Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава XD, получаемой в дефлегматоре 5 путем конденсации пара, выходящего из колонны.Для рассчитываемого аппарата выбираем материал Х18Н10Т. Это нержавеющая сталь, имеющая хорошую коррозионную стойкость. Кроме того, сталь выдерживает достаточновысокие допускаемые напряжения.По данным таблицы строим линию равновесия и диаграмму равновесия между жидкостью, и паром при постоянном давлении.Определяем минимальное число флегмы Rmin по уравнению: y =0,56 - мольная доля бензола в паре, равновесном с жидкостью питания, определяем по графику А. Температура вверху колонны при XD = 0,983 равняется TD= 81 0C, а в кубе - испарителе при x = 0,036 равняется t = 111 0C. Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне: Определяя скорость пара ? в колонне по данным каталога - справочника ?Колонные аппараты? принимаем расстояние между тарелками h = 300мм, С = 0,044. Диаметр колонны: По [2] принимаем D = 1400мм, тогда скорость пара в колонне будет: 4.3 Гидравлический расчет тарелок Принимаем ширину прорези bпр =5 мм, высота прорези hпр =20 мм, высоту сливного порога hпор = 60 мм, расстояние между тарелкой и верхним краем прорезей колпачка hв =40 ммТак как среда является слабо агрессивной, то принимаем сталь Х18Н10Т, для которой = 134МПА. По [4] толщину обечайки примем s = 10 мм. Толщина стенки днища и крышки определяется по формуле: R - радиус кривизны в вершине днища. Принимаем толщину крышки и днища равной толщине стенки 10 мм. Длину цилиндрической отбортованной части днища по [4] принимаем равной h1 = 50мм.Примем минимальное ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному течению Кор=600Вт/м2·К. При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит: Примем ориентировочное знечение кр. Рейнольдса REOP = 15000, определим соотношение n/z для труб диаметром d= 20х2мм: где n - общее число труб, z - число ходов по трубному пространству, d - внутренний диаметр труб. Примем диаметр кожуха D = 325 мм, диаметром труб 20 2мм, числом ходов z = 2 и общим числом труб n = 90 n/z = 90/2 = 45.[1, стр.60] Коэффициент теплоотдачи к воде, пренебрегая поправкой (Pr/Pr ) : Коэффициент теплоотдачи от пара, конденсирующегося на пучке вертикально расположенных труб: Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнений со стороны пара равна: Коэффициент теплопередачи: Требуемая поверхность теплопередачи: Из выбранного ряда подходит теплообменник с длинной труб 4,0м и номинальной поверхностью F1 = 22,5 м2.

Содержание низкокипящего компонента - бензола в процентах по массе: