4.5.Тепловой расчет установки

23

4.5.1.Расход тепла, отдаваемого парами воде при конденсации в дефлегматоре:

.

теплота конденсации паров Дж/кг;

,

[2,с.856]

[2,с.858]

4.5.2. Расход тепла, получаемого кубовой жидкостью от греющего пара в кипятильнике:

.

, при 70,5 °С;

, при 64,9 °С;

, при 77,7 °С.

Все значения теплоемкостей находим из справочников:

При 64,9 °С: C = 2,93

C = 3,03 [2,с.759]

= 0,97·2,93 +(1 0,97)·3,03 = 2,93 .

При 77,7 °С: C = 3,05

C = 3,34 [2, с.759]

= 0,04·3,05 +(1 - 0,04)·3,34 = 3,32 .

При 70,5 °С: C = 2,98

C = 3,15 , [2, с.759]

₂₄

.

= 1,03·[5,3 + ·2,93 ·(273,2+64,9)+1,29 ·3,06 ·(273,2+77,7) -2,22·3,32 (273,2+70,5] = 5,53

4.5.3. Расход тепла в паровом подогревателе питания

При : = 2,98 [2,с.759]

= 3,15 [8, с.281]

= 0,43·2,98 +(1 – 0,43) · 3,15 = 3,06 .

.

4.5.4. Расход тепла, отдаваемого дистиллятом воде в холодильнике

.

При : = 2,75 [2,с.759]

= 2,73 [2, с.759].

=0,92·2,75 +(1 - 0,97)· 2,73 = 2,75 .

4.5.5. Расход тепла, принимаемого водой от кубового остатка в холодильнике

.

При : =2,80 [2,с.759]

₂₅

=2,82 [2,с.759].

= 0,97·2,80 +(1 - 0,97)·2,82 = 2,80

₂₅

4.5.6. Расход греющего пара с давлением =4 атм и степенью сухости x=95% а) в кипятильнике:

кг/с

удельная массовая теплота конденсации греющего пара при давлении 4 ат., [2, с. 550]

б) в подогревателе питания:

.

Всего пара 2,79 кг/с или 10 т/ч.

Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 20 °С

а) в дефлегматоре:

, ― теплоемкость воды при 20 ° [2,с.537]

;

б) в холодильнике дистиллята:

;

в) в холодильнике кубового остатка:

;

Всего воды 66,9 кг/с или 240,8 т/ч.

4.6. Определение диаметра штуцеров

26

Присоединение трубной арматуры к аппарату, а так же технологических трубопроводов для подвода и отвода различных жидких и газообразных продуктов производится с помощью штуцеров или водных труб, которые могут быть разъемными и неразъемными. По условиям ремонтоспособности чаще применяются различные соединения (фланцевые штуцера). Стальные фланцевые штуцера стандартизованы и представляют собой патрубки из труб с приваренными к ним фланцами или кованые заодно с фланцами. В зависимости от толщины стенок патрубки штуцеров бывают тонкостенные и толстостенные, что вызывается необходимостью укрепления отверстия в стенке аппарата патрубком с разной толщиной его стенки.

Диаметры штуцеров определим по объемному расходу жидкости Q или пара и по их рекомендуемой скорости w .

Скорость выбираем из ориентировочного интервала [4, с.17].

Питание и кубовый остаток подаются в колонну насосом (вынужденное движение: ), принимаем 2,5 м/с.

Флегма и кубовая жидкость текут самотеком ( ), принимаем 0,3 м/с. Для паров , принимаем 40 м/с.

4.6.1. Диаметр штуцера для ввода в колонну питания:

При температуре питания = 70,5 °С находим по справочникам

[2, с. 404].

[2, с. 408].

27

Плотность питания:

27

Объемный расход питания:

.

м/ с – скорость жидкости в штуцере при нагнетании.

Выбираем стандартный диаметр штуцера [6, с. 661]:

d=50 мм.

4.6.2 Диаметр штуцера для подачи флегмы:

Массовый расход флегмы

_{GR = R·GD = 4.188·0,93 = 3,89 кг/с.} При температуре флегмы 64,9 °С ее плотность составит равной плотности НК(метанола) = 750,8 кг/м³ [2, с. 404].

Объемный расход флегмы:

м/ с – скорость течения флегмы (самотек).

Диаметр штуцера:

Выбираем стандартный диаметр штуцера [6, с. 661]:

d=125 мм.

4.6.3.Диаметр штуцера для вывода паров из колонны:

Массовый расход паров:

_{GП = GR+ GD= (R+1)·GD= (4,188+1)·0,93 =4,82 кг/с.}

_{Плотность паров:}

Объемный расход паров:

Диаметр штуцера:

28

Выбираем стандартный диаметр штуцера по таблице [6, с. 661]:

d=400 мм.

4.6.4. Диаметр штуцера для вывода кубовой жидкости из колонны:

В первом приближении мольные расходы пара и жидкости не

изменяются по высоте колонны (кроме тарелки питания, т.к. на нее поступает исходная смесь), поскольку при конденсации одного моля ВК из пара испаряется один моль НК из жидкости. Если мольные массы НК и ВК близки, то по высоте колонны не изменяются и массовые расходы. В противном случае массовый расход жидкости на тарелке питания может сильно отличаться от расхода кубовой жидкости.

Средняя мольная масса питания:

Мольный расход питания:

Мольный расход флегмы:

Мольный расход кубовой жидкости:

Массовый расход кубовой жидкости:

Плотность кубовой жидкости примерно равна ρ_вк при

t_н = 77,7 °С; = 763,4 кг/м³ [2, с. 408].

Объемный расход кубовой жидкости:

29

м/ с – кубовая жидкость течет самотеком.

Диаметр штуцера:

Выбираем стандартный диаметр штуцера [6, с.661]:

d=200 мм.

4.6.5.Диаметр штуцера для выхода кубового остатка:

Плотность жидкого ВК (этанола) =763,4 кг/м³ при t_н = 77,7 °С [2, с. 408], поэтому объемный расход кубового остатка:

Диаметр штуцера:

Выбираем стандартный диаметр штуцера по таблице [6, с. 661]:

d=80 мм.

4.6.6.Диаметр штуцера для ввода парожидкостной смеси в куб колонны:

Массовый расход парожидкостной смеси

30

Плотность паров:

Объемный расход парожидкостной смеси в куб колонны:

Диаметр штуцера:

Выбираем стандартный диаметр штуцера [6, с. 661]: d=400 мм.

4.6.7.Диаметр штуцера для подогревателя питания:

Плотность пара при абсолютном давлении 5 атм. ρ_п = 5,50 кг/м³.

Объемный расход пара:

40 м/с - скорость движения пара.

Диаметр штуцера:

Выбираем стандартный диаметр штуцера [6, с. 661]: d=50 мм.

4.6.8.Диаметр штуцера для кипятильника:

Объемный расход пара:

Диаметр штуцера:

Выбираем стандартный диаметр штуцера [6, с. 661]:

d=150 мм

4.6.9.Диаметр штуцера для дефлегматора:

34

Плотность воды принимаем ρ_в = 1000кг/м³

31

Объемный расход воды:

Диаметр штуцера:

Выбираем стандартный диаметр штуцера [6, с. 661]:

d=200 мм

4.6.10. Диаметр штуцера для холодильника дистиллята:

Диаметр штуцера:

Выбираем стандартный диаметр штуцера по таблице [6, с. 661]:

d=50 мм.

4.6.11. Диаметр штуцера для холодильника кубового остатка:

Диаметр штуцера:

Выбираем стандартный диаметр штуцера по таблице [6, с. 661]:

d=50 мм.

32