Содержание расчетно–пояснительной записки

1. Определение массовых расходов дистиллята и кубового остатка.

2. Перевод массовых концентраций низкокипящего компонента в мольные доли.

3. Построение диаграмм t – x, y и y – x.

4. Определение минимального и рабочего флегмового числа.

5. Построение рабочих линий и кинетической кривой на диаграмме y – x.

6. Определение числа теоретических и действительных тарелок (для насадочных колонн – числа единиц переноса).

7. Определение максимально допустимой скорости пара и диаметра колонны.

8. Выбор нормализованных размеров и материала колонны по каталогам и справочникам.

9. Гидравлический расчет колонны.

10. Тепловой баланс колонны и определение расхода греющего пара в кипятильнике.

11. Расчет тепловых нагрузок дефлегматора, холодильника и подогревателя исходной смеси.

12. Определение расхода охлаждающей воды в дефлегматоре и холодильнике.

13. Расчет поверхности нагрева всех теплообменников с полным расчетом коэффициентов теплопередачи и выбор нормализованных размеров теплообменников по ГОСТам и нормалям.

14. Расчет тепловой изоляции колонны с выбором теплоизоляционного материала (только для студентов технологических специальностей).

Примечание. Диаграммы выполняются на миллиметровой бумаге и подшиваются в пояснительную записку. Содержание графической части проекта

Лист 1: Чертеж общего вида колонны с необходимыми разрезами.

Лист 2: Сборочный чертеж одного из вспомогательных аппаратов (подогреватель, дефлегматор, холодильник, кипятильник).

Лист 3: Узлы колонны (тарелка, опора, переливы и т.д.).

Для студентов технологических специальностей

Лист 3: Технологическая схема установки с КИП и А

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО РАСЧЕТУ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Прежде чем приступить к расчету, необходимо вычертить технологическую схему установки с учетом условий задания.

1. Определение массовых расходов дистиллята и кубового остатка

Обозначим массовый расход исходной смеси через F, дистиллята Р, кубового остатка W. Массовую концентрацию низкокипящего компонента в исходной смеси , в дистилляте , в кубовом остатке .

Из уравнений материального баланса колонны

находим

; .

2. Перевод массовых концентраций низкокипящего компонента в мольные доли

Массовые концентрации НК в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке переведем в мольные доли по формуле [3]

,

где – концентрация НК в % (масс.); х_нк – концентрация НК в мольных долях; М_нк и М_вк – мольные массы низкокипящего и высококипящего компонентов, кг/кмоль [3].

3. Построение диаграмм t – x, y и y – x

Диаграмма t – x, y представляет собой зависимость температур кипения и конденсации соответственно от состава жидкости или пара [1]. Для её построения откладывают на оси ординат температуры кипения t₁, t₂, t₃, соответствующие составам жидких смесей х₁, х₂, х₃, отложенными на оси абсцисс. Проведенная через полученные точки линия называется линией кипения. Затем на оси абсцисс откладывают равновесные составы паров и проводят из соответствующих им точек прямые до пересечения с изотермами, отвечающими температурам t₁, t₂, t₃. соединив полученные точки плавной кривой, получают линию конденсации (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость температур кипения и конденсации от состава фаз (диаграмма t–x, y)

При пользовании диаграммой на оси абсцисс откладывают состав жидкой смеси и проводят из соответствующей точки вертикаль до пересечения с линией кипения. Далее из точки пересечения проводят горизонталь вправо до пересечения с линией конденсации. Абсцисса точки пересечения указывает состав равновесного пара.

На фазовой диаграмме у – х (рис. 3) наносится линия равновесия, выражающая зависимость между равновесными составами жидкой х и паровой у^* фаз. С жидкостью, представляющей собой чистый НК, находится в равновесии пар, содержащий 100% того же компонента. Соответственно крайние точки кривой равновесия расположены в противоположных углах квадрата. Кривая равновесия и диагональ квадрата ограничивают область взаимного существования двух фаз.

Диаграммы t–x, y и у – х могут быть построены по справочными данными о равновесном составе заданной смеси [2–4].

4. Определение минимального и рабочего флегмового числа

Отношение количества флегмы к количеству дистиллята

R = Ф/Р

называется флегмовым числом.

Выбор оптимальной величины рабочего флегмового числа весьма ответственен, так как от него зависит стоимость установки в целом. Оно находится путем технико–экономических расчетов (пример см. в [5]).

Рис. 3. Диаграмма равновесия в координатах у – х