Курсовой проект

Вариант 23

Рассчитать и спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения бинарной смеси ацетон-изопропанол, подающейся в ректификационную колонну в жидком виде при температуре кипения.

Массовый расход исходной смеси	3600	Кг/ч
Начальная температура исходной смеси	20	 С
Массовая доля более летучего компонента в исходной смеси	0,3	Масс. д
Массовая доля более летучего компонента в дистилляте	0,99	Масс. д
Массовая доля более летучего компонента в кубовом остатке	0,01	Масс. д
Обогрев теплообменников водяным паром с давлением не выше	4	ат
Начальная температура воды для охлаждения теплообменников	23	 С
Конечная температура охлаждающей воды в теплообменниках не выше	30	 С
Конечная температура дистиллята и кубового остатка	30	 С
Давление в линии подачи охлаждающей воды в теплообменники	5	ат

Ректификационная колонна - насадочная с насадкой из колец Рашига.

Расчёт ректификации выполнить при давлении 760 мм. рт. ст.

Установка должна состоять из:

1. ректификационной колонны с кипятильником и дефлегматором,

2. сборка исходной смеси, сборника дистиллята и сборника кубового остатка, объём которых должен обеспечить работу установки в течение 1 ч.

3. сборника флегмы объёмом 1м³,

4. насосов и трубопроводов,

5. подогревателя исходной смеси.

Всё оборудование должно быть изготовлено из нержавеющей стали х18н10т Расчёт минимального флегмового числа

Температура кипения ацетона-56,25С°

Температура кипения изопропанола-82,25С°

равновесные данные при давлении 760 мм. рт. ст.

Х	У	t,C°
0	0	82.3
0.020	0.075	80.35
0.032	0.120	79.65
0.06	0.19	78.25
0.068	0.207	77.8
0.082	0.237	77.1
0.1	0.28	76
0.112	0.303	75.5
0.117	0.308	75.5
0.132	0.347	74.65
0.175	0.413	72.85
0.21	0.483	71.2
0.235	0.505	70.6
0.237	0.508	70.4
0.302	0.57	68.6
0.34	0.603	67.5
0.367	0.632	66.7
0.394	0.655	65.9
0.453	0.685	64.9
0.51	0.740	63.4
0.565	0.770	62.3
0.64	0.80	61
0.72	0.853	59.7
0.775	0.885	59.0
0.89	0.93	57.4
0.9	0.945	57.2
1	1	56.1

Пересчет массовых данных в мольные:

х(мольн.) =(х_б.л. /М _б.л.)/(Σ(х_i/M_i))

х_F = 0.3072

x_w = 0.01034

x_p =0.99033

Определение температур кипения:

t_F= 68.45 С°

t_w=81.39 С°

t_p=56.21 С°

в результате расчёта на компьютере выяснили, что нет ничего лучше безделья.

Rmin=1.5565

R=1.94

Необходимые данные для расчёта диаметра колонны:

1. Расчеты плотностей смеси при температурах кипения:

1/ρ_см. = Σ х_i/ρ_i

при t_F= 68.45 С°:

ρ_ац=734,76кг/м³

ρ_изопр=744,802 кг/м³

1/ρ_мс=0,3/734,46+0,7/744,802=1,348310461·10^-3

ρ_мс=741,66895 кг/м³

при t_w=81.29 С°:

ρ_ац=718,694 кг/м³

ρ_изопр=733,9906 кг/м³

1/ρ_см=0,01/718,694+0,99/733,9906=1,362705243·10^-3

ρ_см=733,834 кг/м³

при t_p=56.21 С°:

ρ_ац=749,07 кг/м³

ρ_изопр=755,046 кг/м³

1/ρ_см=0,99/749,07+0,01/755,046=1,334883058·10^-3

ρ_см=749,13кг/м³

2. теплоты парообразования для дистиллата и кубового остатка:

r_см=∑r_ix_i

Для Р t_p=56.21 С°:

r_ац = 501,2827 кДж/кг

r_{изопрап} = 710,8156 кДж/кг

r_см=0,99·501,2827+0,01·710,8156=503,378 кДж/кг

r_см= 503,378кДж/кг

Для W t_w=81.29 С°:

r_ац =471,726 кДж/кг

r_{изопрап} = 665,507 кДж/кг

r_см =0,01·471,726+0,99·665,507= 663,5692 кДж/кг

r_см= 663,5692кДж/кг

3. поверхностное натяжение:

ơ_см=∑ơ_iх_i

t_p=56.21 С°:

ơ_ац=19,16мДж/м²

ơ_изопр=20,7246 мДж/м²

ơ_см=19,16·0,99033+20,7246·9,67·10^-3=19,17 мДж/м²

ơ_см=19,17мДж/м²

t_F= 68.45 С°:

ơ_ац=17,6422 мДж/м²

ơ_изопр=19,719 мДж/м²

ơ_см=17,6422·0,3072+19,719·0,6928=19,081 мДж/м²

ơ_см=19,081мДж/м²

t_w=81.29 С°:

ơ_ац=16,073 мДж/м²

ơ_изопр=18,68 мДж/м²

ơ_см=0,01034·16,073+0,98966·18,68=18,65 мДж/м²

ơ_см=18,65мДж/м²

4.Энтальпия:

Н _l,t=∑х_ic_iж,tcр(t-t_0i)

Для Р t_p=56.21 С°:

t_сp =28,105 С°

с_ац=2199,081Дж/(кг·К)

с_изопр= 2620,08Дж/(кг·К)

Н_p=(0,99033·2199,081+9,67·10^-3·2620,08)·56,21=123,84кДж/кг

Для F t_F= 68.45 С°:

t_сp =34,225 С°

с_ац=2216,2525Дж/(кг·К)

с_изопр=2706,84Дж/(кг·К)

Н_F=(0,3072·2216,2525+0,6928·2706,84)·68,45=174,97 кДж/кг

Для W t_w=81.29 С°

t_сp =40.645 С°

с_ац=2235.064Дж/(кг·К)

с_изопр= 2799.353Дж/(кг·К)

H_w=(0.01034·2235.064+0.98966·2799.353)·81.26=227.085 кДж/кг

4. Вязкостьµ жидкостей

ln_см=∑ lnµ_iх

вязкость вверху колонны:

t_p=56.21 С°:

µ_ац=0,236мПас (сПз)

µ_изопр=0,8872 мПас (сПз)

µ_см= 0,239мПас (сПз)

вязкость внизу колонны:

t_w=81.29 С°

µ_ац=0,1953мПас (сПз)

µ_изопр=0,51565 мПас (сПз)

µ_см= 0,5105мПас (сПз)

вязкость в месте ввода питания:

t_F= 68.45 С°:

µ_ац=0,21364мПас (сПз)

µ_изопр=0,6733 мПас (сПз)

µ_см= 0,4732мПас (сПз)

5. Вязкость пара:

Ф₁₂=[1+(µ₁/µ₂)^1/2(M₂/M₁)^1/4]² /[8(1+M₁/M₂)] ^1/2

Ф₂₁=Ф12·(µ₂/µ₁)·(M₁/M₂)

µ_см=х₁µ₁/(х₁+х₂Ф₁₂)+х₂µ₂/(х₂+х₂Ф₂₁)