Расчёт ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси метанол-ацетон производительностью 7 тонн/час

 

Необходимый напор насоса рассчитывается по формуле:

где: P1–давление в аппарате из которого перекачивается жидкость;

P2–давление в аппарате, в который подается жидкость;

ρ–плотность перекачиваемой жидкости;

Нг–геометрическая высота подъема жидкости;

hП=hП.BC+hП.HAГ –потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях;

Потери в линии всасывания

  [4, стр. 90]

где:

• λ–коэффициент трения;
• lвс–длина всасывающего трубопровода;
• d–диаметр всасывающего трубопровода;
• ξ–коэффициент местного сопротивления;

По значению критерия Рейнольдса и относительной шероховатости стенок стальной трубы из графика [4, стр.22, рис. 1.5] определяем коэффициент трения:

λ=0,026

Коэффициенты местных сопротивлений:  [4, стр.520, табл. XIII]

Вид сопротивления	число сопротивлений	ξ
вход в трубу	1	0,5
вентиль	2	0,6
колено	2	1,1

åξ =1*0,5+1×0,6+2×1,1=3,9  lвс=10 м

Запас напора на кавитацию:

Q = 1.944/750 = 0.00259 м3/с

n = 48.3 c-1

Потери в линии нагнетания

  [4, стр. 90]

Коэффициенты местных сопротивлений:  [4, стр.520, табл. XIII]

Вид сопротивления	число сопротивлений	ξ
вход в трубу	1	0,5
вентиль	1	0,6
колено	5	1,1

åξ =0,5+1×0,6+5×1,1=6.6   lнаг=52 м.

В расчете потерь напора следует также учесть гидравлическое сопротивление подогревателя потока питания.

hп общ=18.642817/9,81/750+1,35+4,63+0.995=6.9775 м.

Общий напор насоса:

Н=10.2+6.98 = 17.18 м

Полезная мощность насоса рассчитывается по формуле: [4, стр. 90]

Nп=G.g.H=1,944*9,81*17,18 = 327,633 Вт

Принимая КПД насоса равным 0,6; а КПД передачи от электродвигателя к насосу 0,98 рассчитаем мощность, которую должен развивать электродвигатель насоса на выходном валу:

Вт

При расчете затрат энергии на перекачивание необходимо учесть потерю энергии в самом двигателе:

 Вт

Производительность насоса: Q=2,59*10-3 м3/с

По производительности, напору и полезной мощности из каталога стандартного оборудования [1, стр.38, Приложение 1.1] подбираем насос:

Марка	Q м3/с	Н м.ст.ж.	n с-1	ηн	электродвигатель
					тип	N кВт
Х20/18	5,5*10-3	25	48,3	0,6	АО2–31–2	3

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Выбор точек контроля и регулирования

Учет количества и качества перерабатываемой смеси и получаемых продуктов осуществляют контрольно-измерительные приборы. В реальных условиях качество сырья и параметры системы, обеспечивающие оптимальный режим работы (параметры теплоносителей) всегда имеют отклонения от расчетных и заданных. Для устранения влияния этих факторов используют средства регулирования. У ректификационной колонны регуляторы отдельных узлов должны быть связаны между собой т.к. связаны между собой и большинство параметров при ректификации.

Точки контроля.

Контролю подлежат:

1. Расход, концентрация и температура исходной смеси т.к. от нее зависят основные параметры системы.
2. Расход, концентрация и температура дистиллята и кубового остатка, а так же расход флегмы т.к. качество продукции определяется этими параметрами.

Точки регулирования.

1. Уровень жидкости в кубовой части колонны регулируется расходом  кубовой жидкости.
2. Температура исходной смеси, поступающей в колонну регулируется расходом греющего пара, подаваемого в подогреватель.
3. Состав пара выходящего из колонны регулируется расходом флегмы и расходом греющего пара, подаваемого в кипятильник.
4. Расход исходной смеси регулируется регулировочным вентилем.
5. Температура жидкости, выходящей из дефлегматора и холодильников, регулируется расходом холодной воды.
6. Температура паров, поступающих в колонну из кипятильника, регулируется подачей пара в теплообменник.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Список используемой литературы

1. Основные процессы и аппараты химической технологии. /Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под редакцией Ю.И. Дытнерского, 2е издание, перераб. и дополн. М.; Химия, 1991.–496 стр.
2. Коган В.Б. и др. Равновесие между жидкостью и паром. Т. 1,2 /Коган В.Б., Фридман В.М., Кафаров В.В–М.; Наука, 1966, 640–786 стр.
3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов /Под ред. чл.–корр. АН СССР П.Г. Романкова-10е издание, переработанное и дополненное–Л.; Химия 1987 г. 576 стр.
4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Издание 9е. М.: Химия, 1973, 750 стр.
5. Рид, Праусниц, Шервуд. Свойства газов и жидкостей. М. Химия, 1976.