Выбор конструкционного материала аппарата
При конструировании химической аппаратуры следует применять стойкие металлические и неметаллические конструкционные материалы в заданных агрессивных средах. Важно учитывать все виды возможного коррозийного разрушения материалов в агрессивной среде при ее заданных рабочих параметрах. При выполнении прочностных расчетов в первую очередь сталкиваются с необходимостью оценки общей поверхностной коррозии выбираемого конструкционного материала, характеризующегося проницаемостью ПМ мм/год.
В расчетах аппаратуры на прочность потеря по толщине материала на коррозию учитывается соответствующей прибавкой С, определяемой амортизационным сроком службы аппарата и проницаемость по формуле:
С=ПМ·tа, где ПМ ≤ 0,1 мм/ год, tа – амортизационный срок, примем tа=20 лет.
С=20·0,1=2 мм
Материал деталей колонны, соприкасающихся с метиловым спиртом и водой – сталь марки Х17Н13М2Т ГОСТ 3632-72 [1, с. 534] (корпус аппарата, днища, люки, отбойник сетчатый, камера уровнемера, приспособление для выверки).
Материал прочих сборочных единиц – сталь 3 ГОСТ 380-71. Материал прокладок – паронит ПОН-1 ГОСТ 481-80.
2. Задание
Рассчитать ректификационную установку непрерывного действия для разделения смеси «бензол – уксусная кислота».
1.
Производительность
по
исходной
смеси:
2. Температура
исходной
смеси:
(подаётся
при
кипении);
3. Содержание легколетучего компонента:
- в
исходной
смеси
- в
дистилляте
- в
кубовой
жидкости
4. Тип колонны – тарельчатая (с клапанными тарелками);
5. Конденсация паров в дефлегматоре – полная;
6. Хладагент в теплообменниках – вода.
7. Давление
в
колонне
–
8. Обогрев теплообменников производится паром под давлением.
9. Дистиллат
и кубовый остаток охлаждаются до 30
3. Расчёт ректификационной колонны
3.1. Материальный баланс
|
БЕНЗОЛ
|
УКСУСНАЯ
К-ТА
|
Температура кипения |
|
|
Молярная масса |
|
|
Легкокипящий («нк») компонент смеси - бензол,
тяжелокипящий («тк») компонент – уксусная кислота.
Доли нк-компонента в исходной смеси («F»), дистилляте («D») и кубовом остатке («W»):
кг/кг
Индексами
«
»
обозначается
мольные/массовые
доли
компонента
в
жидкой
фазе,
индексами
«
»
- мольные/массовые
доли
компонента
в
паровой
фазе.
Расчёт мольных долей нк-компонента:
Расчёт молярных масс смеси в разных частях колонны:
Материальный баланс процесса массообмена:
где:
– массовые
потоки
исходной
смеси
(питания),
дистиллята
и
кубового
остатка
соответственно.
Преобразуем уравнения материального баланса:
По
условию:
,
тогда:
Мольные потоки питания, дистиллята и куба:
3.2. Построение диаграмм состава и состояния системы
По
справочным
данным
[5,6] производится
построение
диаграмм
и
,
изображённых
на
рис.
3.1 и
3.2.
Данные, по которым производилось построение диаграмм приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1. Данные по парожидкостному равновесию для системы бензол-уксусная кислота при нормальном давлении.
T, °C |
X mol |
Y mol |
118,7 |
0,000 |
0,0000 |
109,51 |
0,065 |
0,3149 |
106,82 |
0,089 |
0,3882 |
103,71 |
0,127 |
0,4782 |
99,44 |
0,192 |
0,5776 |
96,23 |
0,250 |
0,6443 |
93,99 |
0,299 |
0,6859 |
90,85 |
0,380 |
0,7421 |
88,96 |
0,454 |
0,7752 |
84,72 |
0,645 |
0,8504 |
80,20 |
1,000 |
1,0000 |
Рис. 3.1. Диаграмма Y-X равновесия системы бензол – уксусная кислота.
Р
XD
ис. 3.2. Диаграмма T-Y,X равновесия системы бензол – уксусная кислота.
