РЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ 4,1 т/ч БИНАРНОЙ СМЕСИ АЦЕТОН - ЭТАНОЛ

РОССИЙСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ПРАЦЕССАМ И АППАРАТАМ НА ТЕМУ РЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ 4,1 т ч БИНАРНОЙ СМЕСИ АЦЕТОН - ЭТАНОЛ ПРОЕКТИРОВАЛ СТУДЕНТ ГРУППЫ П-45 МЕРКУЛОВ ФЕДОР МИХАЙЛОВИЧ РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА ПРОЕКТ ЗАЩИЩЕН С ЦЕНКОЙ МОСКВА 1997 г. ВВЕДЕНИЕ Ректификация массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами насадки тарелки аналогичными используемым в процессе абсорбции.

Поэтому методы подход к расчету и проектированию ректификационных и абсорбционных установок имею много общего.Тем не менее ряд особенностей процесса ректификации различие соотношение нагрузок по жидкости и пару в нижней и верхней частях колонны, переменные по высоте колонны физические свойства фаз и коэффициент распределения, совместное протекание процессов массо- и теплопереноса осложняет его расчет.

Одна из сложностей заключается в отсутствии обобщенных закономерностей для расчета кинетических коэффициентов процесса ректификации. В наибольшей степени это относится к колоннам диаметром более 800 мм с насадками и тарелками, широко применяемым в химических производствах.Большинство рекомендаций сводится к использованию для расчета ректификационных колонн кинетических зависимостей, полученных при исследовании абсорбционных процессов в приведенных в данной главе примерах в основном использованы эти рекомендации.

Принципиальная схема ректификационной установки представлена на рис. 1. Исходную смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3, где она подогревается до температуры кипения.Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси хF Рис.1 Принципиальная схема ректификационной установки 1- мкость для исходной смеси 2, 9- насосы 3- теплообменник-подогреватель 4 - кипятильник 5- ректификационная колонна 6- дефлегматор 7- холодильник дистиллята 8- мкость для сбора дистиллята 10- холодильник кубовой жидкости 11- мкость для кубовой жидкости. Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка хW , т. е. обеднен легколетучим компонентом.

В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом.

Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью флегмой состава хР , получаемой в дефлегматоре 6 путем конденсации пара, выходящего из колонны.Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную емкость 8. Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 10 и направляется в емкость 11. Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят с высоким содержанием легколетучего компонента и кубовый остаток обогащенный труднолетучим компонентом.

Расчет ректификационной колонны сводится к определению ее основных геометрических размеров - диаметра и высоты.

Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колонны, который, в свою очередь, зависит от скоростей и физических свойств фаз, а также от типа насадки. РАСЧЕТ НАСАДОЧНОЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ Расчет ректиификационной колоны сводится к определению ее основных геометрических размеров - диаметра и высоты.Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колоны, который, в свою очередь, зависит от скоростей и физических свойств фаз, а также от типа и размеров насадкок.

Ориентировочный выбор размера насадочных тел можно осуществить исходя из следующих соображений. Чем больше размер элемента насадки, тем больше е свободный объм и, следовательно, выше производительность.Однако вследствии меньшей удельной поверхности эффективность крупных насадок несколько ниже. Поэтому насадку большого размера применяют, когда требуется высокая производительность и сравнительно невысокая степнь чистоты продуктов разделения.

Для данного случая примем насадку из керамических колец Рашига размером 50505 мм. Удельная поверхность насадки а 87,5 м2м3, свободный объем e 0,785 м3м3 , насыпная плотность 530 кгм3. Насадочные колоны могут работать в различных гидродинамических режимах плночном, подвисания и эмульгирования. Выберем полночный режим работы колоны.Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число Содержание легколетучего компонента - в исходной смеси - в дистилляте - в кубовом остатке тч кгс - производительность по исходной смеси.

Производительность колонны по дистилляту Р кубовому остатку W определим из уравнений материального баланса колонны Отсюда находим кгс кгс Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R его оптимальное значение Rопт можно найти путм технико-экономического расчета.Используют приближенные вычисления, основанные на определении коэффициента избытка флегмы орошения RRmin . Здесь Rmin- минимальное флегмовое число , где xF и xP- мольные доли легколетучего компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте, кмолькмоль смеси yF- концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью, кмолькмоль смеси.

Один из возможных приближенных методов расчета R заключается в нахождении такого флегмового числа, которому соответствует минимальное произведение NR1, пропорциональное объему ректификационной колонны N - число ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок, определяющее высоту колонны, а R1- расход паров и, следовательно, сечение колонны . Определим R . Пересчитаем составы фаз из массовых долей в мольные по соотношению кмолькмоль см. где Mccl4 и Мтол - молекулярные массы соответственно хлороформа и бензола, кгкмоль.

Аналогично найдем кмолькмоль см. кмолькмоль см определяем по графику Тогда минимальное флегмовое число равно Задавшись различными значениями коэффициентов избытка флегмы , определим соответствующие флегмовые числа.

Графическим построением ступеней изменения концентраций между равновесной и рабочими линиями на диаграмме состав пара y состав жидкости х рис.2 находим N. Результаты расчетов рабочего флегмового числа представлены на рис.3 и приведены ниже Таблица 1 b1,051,52,02,55,0R1,9742,823,764,79,4N26 18,51614,511NR176,870,6776,1682,65114,4 Условно-оптимальное значение R3,032 При R3,032 1,613 Средние массовые расходы нагрузки по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношений LвРRМверхМр LнPRMнижМрFMниж МF , где МP и MF - мольные массы дистиллята и исходной смеси МВ и МН - средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны.

Мольную массу дистиллята в данном случае можно принять равной мольной массе легколетучего компонента.Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны МверхМa хср вМc1- хср в, Мниж М a хср нМc1- хср н где Мa и Мc - мольные массы ацетона и этил. спирта соответственно хср в и хср н - средний мольный состав жидкости в верхней и нижней частях колонны кмолькмоль см. кмолькмоль см. Тогда кгкмоль кгкмоль Мольная масса исходной смеси кгкмоль Подставим рассчитанные величины в выражения для средних массовых расходов, получим кгс кгс Средние массовые потоки пара в верхней GВ и нижней GН частях колонны где МВ и МН - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны МВМA yср вМc1- yср в МНМ a yср нМc1- yср н , где Тогда МВ580.709461-0.70954.508 кгкмоль МН580.238461-0.23848.856 кгкмоль Подставив численные значения, получим кгc кгc Скорость пара и диаметр колонны Для ректификационных колон, работающих в плночном режиме при атмосферном давлении, рабочую скорость можно принять на 20-30 ниже скорости захл-бывания.

Придельную фиктивную скорость пара, при которой происходит захлбывание колонны находим по формуле 1,c 127 Определим недостающие параметры a По диаграмме t-x-y для пара tн 73.4C tв 61.1C для жидкости tн 70.4C tв 60С бТогда кгм3 кгм3 ra 746 кгм3 rc 754 кгм3 кгм3 кгм3 или Вязкости lgmx xcplgma 1-xcplgmc ma0.23 мПа c mc0.591 мПа с mxв0.326 мПа с mxн0.447 мПа с Для выбранной насадки, т.е. колец Рашига мм Удельная поверхность а 87.5 м2м3 Сбодный объм e 0.785 м3м3 Насыпная плотность 530 кгм3 Предельная скорость паров wпв 2.24 мс Аналогично wпн 2.00 мс Принемаем рабочую скорость на 30 ниже предельной wв 1.57мс wн 1.40 мс Ориентировочный диаметр колонны определяют из уравненную расхода Как правило, несмотря на разницу в рассчитанных диаметрах укрепляющей и исчерпывающей частей колонны вследствие различия скоростей и расходов паров, изготовляют колонну единого диаметра, равного большему из рассчитанных. м м Выберем стандартный диметр обечайки колонны из таблицы стандартных диаметров dст1 м При этом рабочая скорость пара Расчет высоты насадки Решение графическое m - средний коэффициент распределения в условиях равновесия mcpв 2.2369 mcpв 1.3736 Результаты вычисления площади криволинейной трапеции n0в 13.11 n0н 5.15 Общую высоту едениц переноса найдем по уравнению аддитивности Отношение нагрузок по пару и жидкости для верха для низа где Высота едениц переноса в жидкой фазе Ф и с - коэффиценты, оприделяемые по зависимости от плотности орошения Ls и wwп 1, c129 Lsв 1.496 кгм2 ч Lsн 27366 кгм2 ч Фв 0.067 Фн 0. wwп в 50 сн 1.08 yв 210 wwп н 53 сн 1.08 yн 210 z - высота слоя насадки до 3 м Pасчет коэффициента молекулярной диффузии в жидкой Dx и паровой Dy фазах.

Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре t в С равен Dx Dx 201bt-20 в20 0С0.322 мПас н 20 0С0.119мПас Мольные объемы в жидком состоянии при температуре кипения V a59.2 см3моль Vc74 см3моль Коэффициент диффузии в жидкости Dx 20 при 20 C 1, c129 где А, В- коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя, х- вязкость жидкости при 20 С, мПас. Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 0С равен Для нижней части колонны Температурный коэффициент b определяют по формуле где х и х принимают при температуре 20 0С. a 791 кгм3 c 789 кгм3 Тогда для верхней части колонны Для нижней части колонны Отсюда Dx Dx 201bt-20 1, c129 Для верхней части колонны Dх в5.3110-910.012360-20 7.9210-9 м2с Для нижней части колонны Dх н 1.86310-910.0160670.4-20 6.0410-9 м2с Высота едениц переноса в паровой фазе 1, c129 myв 0.0089 мПа с myн 0.0097 мПа с ryв 1.9884 кгм3 ryн 1.7189 кгм3 Коэффициент диффузии в паровой фазе может быть вычислен по уравнению 1, c129 где T - средняя температура в соответствующей части колонны, К P - абсолютное давление в колонне, Па. Тогда для верхней части колонны Для нижней части колонны sв sа 0.01875 Hм sн sc 0.01903 Hм м м м м м - 8 секций м - 2 секции H 30.7 м - 10 cекций Высоту ректификационной колонны определим по формуле Hк nz n - 1 hp zв zн, 1, c130 где h - расстояние между тарелками, м zв и zн - расстояние соответственно междуверхней тарелкой и крышкой колонны и между днищем колонны и нижней тарелкой, м. Выбор значении zв и zн производится по таблице.

Подставив, получим м Гидравлическое сопротивление насадки 1, c130 1, c11 Плотность орашения м3м2 с м3м2 с Полное гидравлическое сопротивление ректификационной колонны Расчт теплообменных аппаратов Расчт пластинчатого теплообменника - подогревателя Выбрать тип, рассчитать и подобрать нормализованный конструкции пластинчатого теплообменника для подогрева G2 F 1.1389 кг с органической жидкости от температуры t2н25C до t2к65.6C. При средней температуре t20.52565.645.3C c2 2632 Дж кгК. Для подогрева использовать насыщенный водяной пар давлением 0.4 Мпа. Температура конденсации t1142.9C. Характеристики конденсации при этой температуреr12141000 Дж кг. Тепловая нагрузка аппарата составит Q 1.05G2c2 t2к - t2н 1.051.1389263265.6-25 127787 Вт 3, c519 Расход пара определим из уравнения теплового баланса кгс 2, c349 Средняя разность температур Коэффициенты теплопередачи в пластинчатых теплообменниках выше, чем их ориентировочные значения.

Примем Kор 1250 Вт м2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит Теплообменник, поверхностью F 1.5 м2 , подходит с запасом 46.28 . Расчт кожухотрубчатого конденсатора дефлегматора Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого конденсатора смеси паров органической жидкости и паров воды дефлегматора для конденсации G1 P 1.59 кг с паров.

Удельная теплота конденсации смеси r1 534300 Джкг, температура конденсации 56.6С. Физико-химические свойства конденсата при температуре конденсации 1 0.162 Вт м К 1 748.8 кг м3 1 0.0000251 Пас. Тепло конденсации отводить водой с начальной температурой t2н 20 С. Примем температуру воды на выходе из конденсатора t2к 40С. c2 4190 Дж кгК Тепловая нагрузка аппарата составит Q G1r1 1.59534300 903943.3 Вт 2, c349 Расход воды кгс Средняя разность температур Примем Kор 600 Вт м2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит Задаваясь числом Re2 15000, определим соотношение n z для конденсатора из труб диаметром dн 202 мм , где n - общее число труб z - число ходов по трубному пространству d - внутренний диаметр труб, м. Уточннный расчт поверхности теплопередачи.

В соответствии с табличными значениями соотношение n z принимает наиболее близкое к заданному значению у конденсаторов с диаметром кожуха D 400 мм, диаметром труб 202 мм, числом ходов z 2 и общим числом труб n 166. n z 166 2 83. Наиболее близкую к ориентировочной поверхность теплопередачи имеет нормализованный аппарат с длиной труб L 6 м F 63 м2 . Действительное число Re2 равно Коэффициент теплоотдачи к воде определим по уравнению , Вт м2 К Коэффициент теплоотдачи от пара компенсирующегося на пучке горизонтально расположенных труб, определим по уравнению Вт м2 К Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнения со стороны воды и пара равна Коэффициент теплопередачи Вт м2 К Требуемая поверхность теплопередачи Конденсатор с длиной труб 3 м и поверхностью 3.5 м2 подходит с запасом Гидравлическое сопротивление р2 рассчитывается по формуле Коэффициент трения по формуле равен Скорость воды в штуцерах Гидравлическое сопротивление Расчт кожухотрубчатого испарителя Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого испарителя ректификационной колонны с получением G2 W 1.425 кг с паров водного раствора органической жидкости.

Кипящая при небольшом избыточном давлении и температуре t2 78С жидкость имеет следующие физико-химические характеристики 2737 кгм3 20.000448 Пас 217.510-3 нм с23218 ДжкгК 20.169 Втм К r2 846240 Джкг. Плотность при атмосферном давлении по1.6984 кгм3, плотность паров над кипящей жидкостью п1.6984 кгм3. В качестве теплоносителя использовать насыщенный водяной пар давлением 0.4 Мпа. Удельная теплота конденсации r12141000 Джкг, температура конденсации t1142.9С. Физико-химические характеристики конденсации при этой температуре 1926 кг м3 1 0.000196 Пас 1 0.685 Вт мК Тепловая нагрузка аппарата Вт Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса кгс Средняя разность температур tср t1 - t2 1429 - 78 64.9С. В соответствии с табличным значением примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор1400 Втм2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит В соответствии с табличной поверхностью, близкую к ориентировочной, может иметь теплообменник с высотой труб l2 м, Dкожуха400 мм, dтруб252 мм, общим числом труб 100, числом ходов 2. Требуемая поверхность составит F 13.5 м2 В выбранном теплообменнике запас поверхности Расчт холодильника кубовой жидкости кожухотрубчатого теплообменника.

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами.

Горячий раствор в количестве G2 W 0.7193 кг с охлаждается от t2н 78С до t2к25С . Начальная температура воды равна t2н 20 0С. Горячая жидкость при средней температуре t151.5С имеет следующие физико-химические характеристики 1766.5 кгм3 10.178 ВтмК 10.000746 Пас с12927 ДжкгК. Холодная жидкость температуре t230 С имеет следующие физико-химические характеристики 2986 кгм3 20.662 ВтмК 20.000804 Пас с24190 ДжкгК. Тепловая нагрузка аппарата Q G1с1t1н- t1к0.7193292778 - 25111586 Вт. Расход охлаждающей воды кгс Определение средне-логарифмической разности температур . Ориентировочный выбор теплообменника Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор800 Втм2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности теплообмена составит Поправку для средне-логалифмической разности температур определим по уравнению Подбираем теплообменник Lтруб4 м, dтруб252 мм, Dкожуха400 мм, F 31 м2, число труб 100, число ходов2 Требуемая поверхность составит F 28.43м2. В выбранном теплообменнике запас поверхности Расчт холодильника дистиллята кожухотрубчатого теплообменника Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами.

Горячий раствор в количестве G2 P 0.4196 кг с охлаждается от t1н 56.6С до t1к25С . Начальная температура холодного раствора равна t2н 20 С. Горячая жидкость при средней температуре t1 40.8С имеет следующие физико-химические характеристикис12292.5 ДжкгК. Холодная жидкость температуре t230 С имеет следующие физико-химические характеристики 2996 кгм3 20.618 ВтмК 20.000804 Пас с24190 ДжкгК. Тепловая нагрузка аппарата Q G1с1t1н- t1к0.41962292.556.6 - 2530397 Вт. Расход охлаждающей воды кгс Определение средне-логарифмической разности температур . Ориентировочный выбор теплообменника Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор800 Втм2К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности теплообмена составит Подбираем теплообменник Lтруб3 м, dтруб202 мм, Dкожуха400 мм, F31 м2, число ходов2 Требуемая поверхность составит F 25.61 м2. В выбранном теплообменнике запас поверхности Расчт мкости для исходной смеси и продуктов разделения , где G - расход жидкости, кг с. 2 часа 23600 7200 сек - время плотность жидкости, кг м3. 0.8 - коэффициент заполнения. 1. мкость для исходной смеси 2. мкость для сбора дистиллята 3. мкость для кубовой жидкости Расчт и выбор насоса Подобрать насос для перекачивания исходной смеси ацетон- этанол при температуре 20 С из открытой мкости в аппарат, работающий под избыточным давлением 0.1 Мпа. Расход жидкости 1.1389 кгс. Геометрическая высота подъма жидкости 15 м. Длина трубопровода на линии всасывания 15 м, на линии нагнетания 40 м. Проверить возможность установки насоса на высоте 4 м над уровнем жидкости в мкости.

Выбор трубопровода Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения жидкости, равную 2 мс. Тогда диаметр равен Выбираем стальную трубу наружным диаметром 38 мм, толщиной стенки 2 мм по таблице.

Внутренний диаметр трубы d 0.034 м. Фактическая скорость воды в трубе мс Примем, что коррозия трубопровода незначительна.

Определение потерь на трение местные сопротивления т.е. режим течения турбулентный.

Примем абсолютную шероховатость равной 210-4 м. Тогда Далее получим Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет следует проводить по формуле Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений сумма коэффициентов во всасывающей линии вс0.511.1230.830.926 сумма коэффициентов в нагнетательной линии н0.511.1224.813.3 Потерянный напор во всасывающей и нагнетательной линии находим по формуле Общие потери напора hпhп всhп наг1.92.834.73 Выбор насоса. Находим потребный напор насоса по формуле Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами.

Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого к.п.д компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Полезную мощность насоса определим по формуле NпgQH 9.832.61.1389 363.9 Вт 0.364 кВт Примем пер1 и н0.6 для центробежного насоса средней производительности, найдм по формуле мощность на валу двигателя кВт По таблице устанавливаем, что заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки Х2053, для которого при оптимальных условиях работы Q5.510-3 м3с, Н34.4 м, н0.5. Насос обеспечен электродвигателем ВА 0-52-2 номинальной мощностью Nн13 кВт, дв0.87. Частота вращения вала n 48.3 с-1. Определение предельной высоты всасывания Рассчитаем запас напора на кавитацию hз0.3Qn2230.31.44510-348.32230.6744 м По таблицам давлений насыщенного пара найдм, что при 20 С pt12025 Па. Примем, что атмосферное давление равно р1105 Па, а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода.

Тогда по формуле найдм Таким образом, расположение насоса на высоте 4 м над уровнем жидкости в мкости вполне возможно.

Выбираем насос Выбор насоса для отвода кубового остатка и дистиллята Таблица 4 Q расчетное, м3сМаркаQ , м3сН, мn, с-1нЭлектродвигательтипNн,кВт1.Qкуб.ост0 .719785 0.9210-3Х 8182.410-311.348.30.4АО2-31-232.Qдист0.4 2785 5.3510-4Х2254.210-42550-АОЛ-12-21.1 Расчт конденсатоотводчика Для отвода конденсата и предотвращения проскока пара в линию отвода конденсата, теплообменные аппараты, обогреваемые насыщенным водяным паром, должны снабжаться конденсатоотводчиками.

Расчт поплавкового конденсатоотводчика состоит в определении диаметра условного прохода Dу по максимальному коэффициенту пропускной способности R. Требуемое значение коэффициента пропускной способности определяют в зависимости от расхода водяного конденсата G в тч и перепада давления р в МПа между давлением пара и давлением в линии отвода конденсата р0.4-0.10.3 МПа 1. Конденсатоотводчик для кипятильника G0.447 кгс3.6 1.61 тч тч Dу25 мм 2. Конденсатоотводчик для подогревателя G0.06 кгс3.6 0.22 тч тч Dу20 мм Определение толщины тепловой изоляции Толщину тепловой изоляции и находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду где в9.30.058tст2 - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Втм2К tст2 - температура изоляции со стороны окружающей среды для аппарата, работающего в закрытом помещении, tст2 40С tст1142.9 С - температура изоляции со стороны аппарата.

Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции, tст1 принимают равной температуре греющего пара tг1 tв20 С - температура окружающей среды и - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, ВтмК. Рассчитаем толщину тепловой изоляции в9.30.05840 11.62 Втм2К В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит 85 магнезия и 15 асбеста, имеющий коэффициент теплопроводности и0.09 ВтмК. Тогда получим Расчт аппарата на прочность 1. Расчт толщины обечайки.

Исполнительную толщину тонкостенной гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внутренним избыточным давлением, рассчитывают по формуле D - внутренний диаметр обечайки, м - напряжение на растяжение для материала обечайки.

Для стали Х18Н10Т 134 мНм2 - коэффициент, учитывающий ослабление обечайки из-за сварного шва, 0.95. ГОСТ 1 м 10 мм. 2. Расчт толщины днища.

Считаем толщину стенки днища.

Вместо коэффициента ослабления из-за шва, возьмм коэффициент ослабления 0.9. Тогда толщина стенки эллиптического или полусферического днища равна Расчт оптимального диаметра трубопровода Внутренний диаметр трубопровода круглого сечения рассчитывают по формуле 1. Трубопровод подачи исходной смеси из подогревателя в колонну Выбираем трубопровод по ГОСТу 563.5 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 49 мм. 2. Трубопровод подачи кубового остатка в кипятильник Выбираем трубопровод по ГОСТу 453.5 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 38 мм. 3. Трубопровод отвода оборотной воды из холодильника -1 Выбираем трубопровод по ГОСТу 563.5 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 49 мм. 4. Трубопровод подвода исходной смеси из мкости -1 к подогревателю Выбираем трубопровод по ГОСТу 323.0 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 26 мм. 5. Трубопровод подачи дистиллята из распределителя в холодильник -2 Выбираем трубопровод по ГОСТу 323.0 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 26 мм. 6. Трубопровод подачи дистиллята из холодильника -2 в мкость -3 Выбираем трубопровод по ГОСТу 323.0 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 26 мм. 7. Трубопровод отвода оборотной воды из дефлегматора Выбираем трубопровод по ГОСТу 764.0 мм - Ст3сп. Штуцер Dу - 67 мм. 8. Трубопровод подачи оборотной воды в холодильник -1 Выбираем трубопровод по ГОСТу 563.5 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 49 мм. 9. Трубопровод подачи паров дистиллята из колонны в дефлегматор Выбираем трубопровод по ГОСТу 563.5 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 49 мм. 10 Трубопровод, соединяющий распределитель и колонну Выбираем трубопровод по ГОСТу 563.5 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 49 мм. 11. Трубопровод подачи пара к подогревателю и кипятильнику Выбираем трубопровод по ГОСТу 222.0 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 18 мм. 12. Трубопровод подачи кубовой жидкости из холодильника -1 в мкость -2 Выбираем трубопровод по ГОСТу 453.5 мм - Х18Н10Т. Штуцер Dу - 38 мм. Контроль и автоматическое регулирование 1. мкость Е1, Е2, Е3 L - уровень, параметр, измеряемый первичным преобразователем или прибором. I - показания, функция, выполняемая прибором.

А - сигнализация.

Это прибор для измерения уровня, установлен на щите, буквы Н и L означают сигнализацию верхнего и нижнего уровней. 2. Трубопровод с1 от мкости Е1 до подогревателя Q - величина, характеризующая качество состав, концентрация.

R - регистрация, функция выполняемая приборами по отображению информации. I - показания. 3. Трубопровод -Т7- подогреватель -с1- На трубопроводе -Т7- установлен механизм, который при прекращении подачи энергии или управляющего сигнала оставляет регулирующий орган в неизменном положении.

TIRCT - прибор для измерения температуры.

I - показания.

R - функция регистрации.

C - функция, выполняемая приборами по формированию сигнала регулирование, управление.4. Трубопровод подогреватель -C1- КР F - измеряемый параметр, расход.

I - показания.

C - функция, выполняемая приборами по формированию сигнала FICAA - сигнализация, функция, выполняемая приборами по отображению информации.

Также установлен механизм 5. Трубопровод -Т7- ВР2 - верх-низ РК P -давление, вакуум-измеряемый параметр.

D - плотность-измеряемый параметр. I - показания.

PDICC - функция, выполняемая приборами по формированию выходного сигнала.На трубопроводе -Т7- установлен механизм ВР2. 6. Трубопровод -В4- отвод к Д - верх РК P -давление, вакуум-измеряемый параметр.

I - показания.

PICC -регулирование, управление.

На отводе -В4- к Д установлен механизм ВР5. 7. Трубопровод для отвода кубовой жидкости к Х1 LC L - уровень, измеряемый параметр. 13С - регулирование, управление.На этой линии установлен механизм ВР8 перед входом в Х1. Q - величина, характеризующая качество концентрация.

QRR - радиоактивность.8. Трубопровод после Х1 в мкость Е2 F - измеряемый параметр, расход.

FII - показания.9. Трубопровод -В4 вода в Х1 и трубопровод из Х1 в Е2 T - температура, измеряемый параметр. I - показания. TICC - регулирование, управление.На трубопроводе -с1- установлен механизм ВР9. 10. Вода из трубопровода -В4- в Х2 и дистиллят в Е3 T - температура, измеряемый параметр. I - показания. TICC - регулирование, управление.На трубопроводе из -В4- в Х2 установлен механизм ВР7. 11. Трубопровод -Д1- в Х2 из распределителя Р LC L - уровень, измеряемый параметр.

С - регулирование, управление.На трубопроводе установлен механизм ВР6. 12. F - расход, измеряемый параметр. С - регулирование, управление. F - расход, измеряемый параметр. I - показания. С - регулирование, управление. Q - величина, характеризующая качество. R - радиоактивность. С - регулирование, управление. FFIC - расход - прибор для его измерения, регистрации и автоматического регулирования.Список используемой литературы 1.Основные процессы и аппараты химической технологии.

Пособие по проектированию под ред. Ю.И. Дытнерского. - М. Химия,1987. 2.Павлов К.Ф Романков П.Т Косков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. -Л. Химия,1987. 3.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии М. Химия, 1971. 4.Справочник химика.Т2 М-Л Госхимиздат, 1963 5.Альперт Л.З. Основы проектирования химических установок М. Высшая школа, 1976 6.Коган В.Б Фридман В.М Кафаров В.В. Равновесие между жидкостью и паром М-Л Наука, 1986. 7.Лащинский А.А Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчта химической аппаратуры Л. Машиностроение, 1970.