Классификация и характеристика масел

 

Количество циркулирующего экстрактного раствора определяется из теплового баланса колонны. Избыток  тепла, снимаемый циркулирующим  раствором экстракта в холодильнике, определяется как:

Q_прих - Q_расх = Q_цирк

Q_цирк  =

59808459,04 - 47630478 = 12177982,04 кДж

Количество циркулирующего через холодильник экстрактного раствора определяется по формуле:

Температура экстрактного раствора на входе в холодильник 65 °С, на выходе 55 °С

Средняя температура :

2.3.3 - Расчет размеров  экстракционной колонны.

Расчет размеров экстрактора  состоит в определении диаметра и высоты. Критерием для определения  диаметра служит допустимая скорость движения паров, а высота зависит  от числа тарелок и других конструктивных особенностей аппарата. Скорость движения потоков растворов рафинатного  и экстрактного растворов колеблется в пределах от 4,4 до 31,7м³/м²*ч, но наиболее употребительная скорость 9,5 - 12м³/м²*ч. Для расчета диаметра колонны принимают в среднем скорость движения растворов, равную 10м³/м²* ч.

Диаметр экстрактора определяется по формуле:

 

Для определения высоты колонны  применяют формулу:

Н = h_i + h₂ + h₃ + h₄

где    h_i   - высота, равна 1,5м.

h₂ - расстояние от нижнего днища до нижней тарелки, определяется в зависимости от времени пребывания тяжелой фазы; принимаем 25мин.

 

 

h₃ - высота, занятая тарелками. В экстракторе 15 каскадных тарелок. h₃ = (n-1) * ∆h, n-число тарелок ∆h - расстояние между тарелками.

 

     

 

 

 

Рис.2.3.1 - Определение высоты колонны

 

Н₁

Н₂

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н₃

 

        Н₄

 

д_к

 

h₃ = (15 - 1)-0.4 = 5.6м.

h₄ - высота верхней части отстойника для рафинатной фазы определяется в зависимости от времени пребывания рафинатного раствора, принимаем 50мин.

     

2.3.4 Расчет блока  регенерации рафинатного раствора

Отгон растворителя от рафинатного  раствора производится обычно в 2 -ступени  в рафинатной колонне. Рафинатная колонна  состоит из 2-х секций -верхней - испарительной  и  нижней- отпарной.

 

                 Рафиатный раствор

 

 

 

 

 

 

 

 

                                 Орошение    

290⁰С

 

.

В.п.

                    

 

                   Рафинат 315⁰С

 

 

 

 

Рисунок 2.3.2 - Схема рафинатной колонны

 

 

 

2.3.5 Расчет испарительной  секции

2.3.5.1 Определение  температуры нагрева рафинатного  раствора.

Температура нагрева определяется как температура, соответствующая  упругости насыщенных паров растворителя.

Р

 

1.0

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

30     60    90    120   150    180    210   240    270   300 t

 

Рисунок 2.3.3 -График зависимости  температура - упругость насыщенных

паров N-метилпирролидона.

 

Упругость насыщенных паров  при температуре на выходе из испарителя, и константа равновесного испарения  растворителя равна: Р=n*П, где П - общее  давление в колонне, равное 0,12 мПа (полит.дан.)

Константа равновесного испарения  растворителя при данной температуре  найдена  из формулы:

где Z -вес растворителя жидкости, уходящей из испарительной колонны, кг/ч ;

M₁ - молекулярный вес растворителя;

N2- число молей рафината.

;    

 

Р = 7,8 х 0,12 = 0,94 мПа

Из графика находим  температуру:

t = 315°C

2.3.6    Определение  температуры верха

Эта температура соответствует  температуре кипения растворителя при принятом в колонне давлении:

t_{верх  =} ~210°C.

Таблица 2.3.6.1 – Материальный баланс испарительной колонны

Статьи баланса и продукта.	% масс от рафинатного  раствора.	Кг/ч
Приход: Рафинатный раствор в  том числе: Рафинат Растворитель	100   80 20	67898,55   54347,83 13641,72
Итого:	100	67898,55
Расход: Рафинатный раствор В том числе: Рафинат Растворитель Растворитель (пар)	85,0   80 5 15	57713,77   54318,84 3394,93 10184,78
Итого:	100	67898,55

 

Таблица 2.3.6.2 – Тепловойбаланс испарительной колонны

Статьи баланса	Кг/ч	плотность	t,0C	Энтальпия кДж/кг	Кол-во Тепла кДж
1	2	3	4	5	6
Приход: Паровая фаза: Растворитель Жидкая фаза: Рафинатный раствор В т.ч. Рафинат Растворитель Орошение	10184,78   57713,77     54318,84 3394,93 2116	1,072   -     0,885 1,072 1,072	315   -     315 315 60	1062,03   -     740,60 1062,03 125,61	10816544,67   -     402285233,33 3605514,89 265790,76
Итого:					54916383,66
Расход: Паровая фаза: Растворитель Орошение  Жидкая фаза: Рафинатный раствор В т.ч. Рафинат Растворитель	10184,78 2116   57713,77     57713,77 3394,93	1,072 1,072   -     0,885 1,072	210 210   -     300 300	881,5     -     693,67 724,77	8977885,87     -     40034309,53 2460541,63
Итого:					51472737,03

 

 

2.3.7 Определение  количества орошения.

Количество орошения R определяют по формуле:

 

 

Где Q₁- количество тепла, поступающего в колонну;

Q₂ - количество тепла, уносимого из колонны рафинатным раствором

Q₃ - количество тепла, уносимого из колонны парами растворителя;

q ^ʼn _ť - энтальпия паров растворителя при t верха колонны;

q^ж_{t op}- энтальпия жидкого орошения при температуре орошения.

Температуру жидкого орошения принимаем 60°С.

                       

2.3.8 Определение  размеров колонны

Определяем диаметр колонны  по объему паров с учетов количества орошения и допустимой скорости паров.

Объем паров вверху испарительной  колонны определяется по формуле:

где    G_p+ G_op- суммарное количество растворителя и орошения отгоняемого в испарительной колонне кг/г;

М_p— молекулярная масса растворителя;

t₈ - температура верха колонны, мПа

W - скорость движения паров  принимается 0,5м/с. 

Высота колонны принимается  по литературным данным.

2.3.9 Расчет отпарной  секции

2.3.9.1 Определение  температурного режима

Температура рафинатного  раствора, поступающего в отпарную секцию 290°С (на 10°С ниже температуры  рафината, выходящего из испарительной  секции). Температура низа колонны  определяется как температура остатка, охлажденного вследствии испарения. t_n определяем по формуле:

где t - температура раствора, поступающего в отпарную колонну, °С

G_p - количество отгоняемого растворителя, кг/г.

G_раф ~- количество рафината, уходящего с низа колонны, кг/г.

Z - теплота парообразования  растворителя, кДж/г. 

С_раф - теплоемкость рафината (2,0 кДж/кг °С ).

 

Температура верха отпарной колонны определяется как температура  кипения при давлении Р_p.

Таблица 2.3.9.1 – Материальный баланс отпарной колонны

 

Статьи баланса	% масс от рафинатного  раствора	Кг/ч
Приход: Рафинатный раствор В т.ч. Рафинат Растворитель Водяной пар	100 96,2 3,8 2	57713,77 54318,84 3394,93 1154,27
Итого:	100	57713,77+1154,27
Расход: Рафинатный раствор В т.ч. Рафинат Растворитель Растворитель	100 96,2 0,01 3,79	57713,77 54318,84 5,77 2187,35
Итого:	100	57713,77+2187,35

 

 

 

Таблица 2.3.9.2 – Материальный баланс отпарной колонны

Статьи баланса	Кг/ч	плотность	t,0C	Энтальпия кДж/кг	Кол-во Тепла кДж
1	2	3	4	5	6
Приход: Жидкая фаза: Рафинатный раствор в  т.ч. Рафинат Растворитель	57713,77   54318,84 3394,93	0,885 1,072	290 290	660,55 703,41	35880310,14 2388025,98
Итого:	57713,77				38268336,12
Расход: Жидкая фаза: Рафинатный раствор в  т.ч. Растворитель Паровая фаза: Растворитель	57713,77 54318,84 5,77   3394,93	0,885 1,072   1,072	275 275   180	627,14 669,9   787,7	34065517,68 3866,25   2674184,42
Итого:	57713,77				36743568,35

 

 

 

 

2.3.9.2 Определение  числа тарелок в отпарной колонне

Расчет ведется снизу  вверх от тарелки к тарелке  до достижения исходного состава  сырья. Температура по высоте колонны  от тарелки к тарелке изменяется незначительно, поэтому давление ненасыщенных паров (рис. 1.) на каждой тарелке можно считать постоянным и равным давлению ненасыщенных паров при температуре низа и находится по графику упругости паров растворителя:

Р_c= 0,43 мПа = 32,68 мм. рт.ст.

 

Определим мольную долю растворителя в остатке.

где М_p- молекулярная масса растворителя;

Xr— массовая концентрация  растворителя в остатке (0,0001). Мх- молекулярная масса остатка.