Физические свойства компонентов

Сведены в таблицу 7.

Таблица 7. Физические свойства компонентов.

Наименование	Обозначение	Метанол	Вода
Молекулярная масса	М
Температура кипения,		64.5
Плотность жидкости,
Теплота парообразования, кДж/кг		=1109.5
Теплоёмкость,	С

Данные по равновесию представлены в таблице 8.

Таблица 8. Равновесие системы метанол-вода.

			Р
	0.0		760 мм рт. ст.
	41.8	87.7
	57.9	81.7
	66.5	78.0
	72.9	75.3
	77.9	73.1
	82.5	71.2
	87.0	69.3
	91.5	67.5
	95.8	66.0
	100.0	64.5

По данным таблицы 8 строится диаграмма равновесия (рис.165) и изобара равновесия (рис. 166).

На ось абсцисс наносятся точки: .

Из диаграммы рис.165 определяется или 0,675 (доли).

На изобаре рис.166 определяются температуры:

.

Рис.165. Диаграмма равновесия системы метанол-вода.

Рис.166. Изобара равновесия системы метанол-вода.

Массовые доли метанола

Аналогично

Теплоёмкость исходной смеси

Плотность пара метанола при

Плотность пара воды при

Параметры греющего пара при Ргр.=0.2 МПа (2 ата):

РАСЧЁТЫ

Материальный баланс.

Молярные расходы:

Массовые расходы:

Флегмовое число.

Минимальное флегмовое число

Для определения оптимального флегмового числа на отрезке диаграммы равновесия (рис.165) намечаем ряд точек: а…д.

Например, точку ''г'' соединяем с точкой 1 и линию продолжаем дальше для определения отрезка ''В'' на оси ординат. Зная величину отрезка ''В'', определяем флегмовое число. Далее точку ''г'' соединяем с точкой 2. Между линиями (1-''г'' и ''г''-2) и кривой равновесия определяем число теоретических ступеней изменения концентраций. Аналогичные построения проводятся для других точек. Результаты сводятся в таблицу 9.

Примечание: для точки ''г'' на рис.165 получается 12-13 ступеней, но при более точном построении (крупный масштаб, миллиметровка) получается 15 ступеней.

Таблица 9. К определению оптимального флегмового числа.

Точки	''а''	''б''	''в''	''г''	''д''
Отрезок ''В''	0.42	0.275	0.36	0.48	0.39
	2.32	3.55	2.71	2.03	2.5
R	1.32	2.55	1.71	1.03	1.5
	25.52	28.4	27.1	30.45

Данные таблицы 9 представлены на рис.167, где по минимуму функции оптимизации определяется оптимальное флегмовое число .

Коэффициент избытка флегмы

Рис.167. Графическое определение оптимального флегмового числа.

Высота колонны.

Для оптимального флегмового числа определяем отрезок ''В''

Отрезок ''В'' наносим на диаграмму У-Х и строим линии рабочих концентраций 1-3-2, как это показано на рис.168.

Рис.168. Диаграмма У-Х для оптимального флегмового числа.

Построением ступенчатой ломаной линии между кривой равновесия и линиями рабочих концентраций 1-3-2 определяется число теоретических ступеней. Для верхней части колонны =7.

Для нижней части колонны =4.

Для всей колонны =7+4=11.

Принимаем колпачковую тарелку. КПД колпачковой тарелки можно определить по формуле (И.А. Александров. Ректификационные и абсорбционные аппараты, 1971, с.102, ф. II-266)

По этой формуле КПД тарелки в данном случае составит 0.6. На основе опытных данных принимаем КПД тарелки равным 0.5. Тогда число действительных тарелок для верхней и нижней части колонны и общее составит:

Расстояние между тарелками зависит от диаметра колонны (Александров, с.115)

Диаметр колонны, м	0.8	0.8-1.6	1.6-2.0	2.0-2.4	2.4
, мм	200-350	350-400	400-500	500-600

Диаметр колонны.

Мольный расход паровой смеси

Объёмный расход паровой смеси для верхней части колонны

То же для нижней части колонны

Скорость паров в колонне определяется по формуле (Павлов, 1981 г., с.313)

Константа ''С'' зависит от типа тарелки и расстояния между ними. Например, для колпачковой тарелки

, мм
С	0.031	0.036	0.044	0.050	0.056	0.065

В данном случае =0.4 м и С=0.044.

Скорость пара для верхней части колонны

То же для нижней части колонны

Диаметр колонны для нижней части

То же для верхней части

Стандартный ряд диаметров: 0.4; 0.5; 0.6; 0.8; 1.0; 1.2; 1.4; 1.6; 1.8; 2.0 м.

Принимаем для колонны единый диаметр =1.2 м.

Гидравлическое сопротивление тарелки

где - сопротивление сухой тарелки,

- сопротивление слоя пены на тарелке,

- сопротивление слоя жидкости на тарелке.

Для колпачковой тарелки сопротивление обычно составляет

=687…981 Па.

Принимаем 981 Па, тогда проверка отношения

Общее сопротивление колонны

Тепловой баланс.

Расход тепла на дефлегматор

Расход тепла на кипятильник

=

Расход греющего пара с учётом 5 % потерь

Расход воды на дефлегматор

.

СУШКА

Сушка – процесс удаления влаги из твёрдых влажных материалов путём подвода тепловой энергии.

Удаление влаги из жидких и газообразных материалов к процессу сушки не относится.

Механическое удаление влаги путём фильтрования, центрифугирования, прессования и т.п. к процессу сушки не относится.

Различают:

1. естественную сушку – на открытом воздухе

2. искусственную сушку – в промышленных условиях.

3. Естественная сушка экономична, качество продукции может быть очень высоким (древесина, кожи, фрукты, виноград и др.), однако громоздка и длительна.

Методы искусственной сушки:

1. Конвективная – сушка воздухом, дымовыми или топочными газами, азотом, аргоном и др.

2. Радиационно-конвективная – сушка инфракрасными лучами в сочетании с конвективной сушкой.

3. Контактная – сушка при контакте с нагретой твёрдой поверхностью.

4. Сушка в электромагнитном поле – сушка диэлектриков токами высокой частоты (ТВЧ) и других материалов в переменном магнитном поле.

5. Сублимационная – сушка в глубоком вакууме, когда влага в материале находится в замороженном состоянии и удаляется возгонкой (сублимацией).

Типы влажных материалов (по П.А. Ребиндеру):

1. Типичные коллоидные тела (эластичные гели) – желатин, агар-агар, мучное тесто и др. При удалении жидкости они значительно изменяют свои размеры.

2. Капиллярнопористые тела (хрупкие гели) – кварцевый песок, древесный уголь, керамические материалы и др. При удалении жидкости эти тела мало сжимаются, становятся хрупкими и могут быть превращены в порошок.

3. Капиллярнопористые коллоидные тела – торф, древесина, картон, ткани, зерно, кожа, глина и др. Обладают свойствами первых двух типов.

Поиск по сайту: