3.2 Расчет конденсатора позиции 106а

Назначение: конденсация и охлаждение толуола, увлекаемое пароэжекторным насосом.

Таблица 9 – Исходные данные для расчетов

Температура вакуумной дегазации	Tт	413 K
Продолжительность вакуумной дегазации	t	6 ч/партия
Количество толуола увлекаемого вакуумным насосом	G	0,72 кг/партия

Хладагентом является вода с начальной температурой 293 К. Конечную температуру воды приняли 303 К. Вода идет по трубной части, толуол - в межтрубной. Температура паров, поступающих в дефлегматор – 413 К. Температуру конденсата принимаем 313 К.

Температурная схема в противотоке:

4 13 313

3 03 293

Среднелогарифмическую разность температур:

∆Т_ср= = = 52,79 (град), (3.1)

где ∆Т₁ – разность температуры паров поступающих в конденсатор, град;

∆Т₂ – разность температуры воды в конденсаторе, град;

Количество толуола отгоняемого за один час:

G_ч = = = 0,12 (кг/час), (3.2)

где G – количество толуола увлекаемого вакуумным насосом, кг/партия;

t – продолжительность вакуумной дегазации, час [25].

Количество тепла, внесенное парами толуола:

Q₁ = G_ч · r = 0,12 · 344 = 41,28 (кДж/час),

где G_ч – количество толуола отгоняемого за один час, кг/час;

r - удельная теплота конденсации толуола при 140 °С , r = 344 кДж/кг [26].

Количество тепла, отводимое водой:

Q = Q₁= 41,28 (кДж/час) (3.3)

где: Q₁ - тепло, внесенное парами толуола, кДж/час;

Поверхность теплообмена:

F = = = 0,01 м² (3.4)

где К – коэффициент теплопередачи, 95 кДж/м²·час·град [26];

∆Т_ср – среднелогарифмическая разность температур, град.;

Расход воды на теплообменник:

G_в = = = 0,001 (кг/час) (3.5)

где: с – теплоёмкость воды, 1 кДж/кг·град [26];

t_н – температура охлаждаемой воды до охлаждения, град;

t_к – температура охлаждаемой воды после охлаждения, град;

В соответствии с ГОСТ 15120-79 приняли конденсатор кожухотрубчатый со следующими параметрами [26]:

Поверхность теплообмена – 1,0 м².;

Диаметр кожуха – 159 мм.;

Число трубок – 19 шт.;

Диаметр трубок – 202 мм.;

Длинна трубок – 1000 мм;

3.3 Расчет вакуумного насоса

Назначение: создание вакуума при вакуумной отгонки толуола

Производительность вакуумного насоса по формуле:

+ (3.6)

где t _от – время откачки, час;

V – объем откачиваемой системы (герметичной), м³;

 P_a– уровень начального вакуума, мм рт.ст. P_a = 760, мм рт. ст.;

Р_е – уровень необходимого вакуума в системе, Р_е = 30, мм рт. ст.; 

F_к – коэффициент кривой откачки [20];          Объем откачиваемой системы

V = V₄₆₅ + V₇₅₈ + V₇₅₉ + V₁₀₆ +V_106a+ V_106б + V_тр + V_тол (3.7)

где V₄₆₅ – объем аппарата позиции 465, м³ [24];

V₇₅₈ – объем конденсатора позиции 758, м³ [24];

V₇₅₉ – обем сборника позиции 759а, м³ [24];

V₁₀₆ – объем разрывной емкости позиции 106, м3 [24] ;

V_106a – объем межтрубногопространства конденсатора позиции 106а, м³;

V_106б – объем сборной емкости позиции 106б, м³;

V_тр – объем трубопроводов системы, м³ [27];

Объем межтрубного пространства конденсатора позиции 106а:

V_106б = = = 1 м³, (3.8)

где F – поверхность теплообмена конденсатора позиции 106б, м²;

– длина трубок конденсатора позиции 106б, м;

Объем паров толуола образующихся в процессе вакуумной перегонки определим из уравнения Менделеева – Клайперона:

= (м³), (3.9)

где G - количество газа (677 из мат баланса), кг/партия;

М - молекулярный вес газа (92), г/моль;

R - газовая постоянная, л·атм/(моль· К) [28];

P - давление газа, атм;

T - температура газа, К.

Объем откачиваемой системы по формуле (3.7):

V = 16,6 + 8 + 3,8 + 0,63 + 1 + 0,5 = 30,53 м³

Производительность вакуумного насоса по формуле (3.6):

+ = 395,02 (м³/час)