Расчёт холодильника дистиллята ректификационной колонны

Расчет холодильника дистиллята ректификационной колонны
Исходные данные для проектирования
Рассчитать и подобрать нормализованный теплообменник для охлаждения дистиллята ректификационной колонны. Состав дистиллята:
Компоненты Массовая доля
Компонент 1: бензол 0,55
Компонент 2: толуол 0,45
Давление, при котором проводится процесс, Р = 0,2 МПа
Массовой расход дистиллята G = 58000 кг/час.
Температура дистиллята на входе в холодильник t1н равна температуре конца конденсации.
Температура дистиллята на выходе из холодильника t1к = 50° С.
В качестве хладоагента используется промышленная (оборотная) вода с начальной температурой t2н =20° С.
Конечную температуру воды t2к принять и обосновать выбор.
Рассчитать толщину тепловой изоляции аппарата.
Расчет ведем по алгоритму, приведенному [1].
Расчёт
Пересчет массовых долей компонентов смеси в молярные.
Для расчёта температур начала и конца конденсации пара необходимо определить его молярный состав. Для этого используется классическая формула (1). Присвоим компонентам охлаждаемой смеси нижние индексы: первому компоненту (бензолу) – «б», второму компоненту (толуолу) – «т».
Необходимые для расчёта молярные массы бензола Mб и толуола Mт возьмем из приложения 1:
для бензола Mб =78 кг/кмоль, для толуола Mт =92 кг/кмоль

y_б= ((y_б/M_б ))/((y_б/M_б + y_т/M_т ))=(0,55/78)/((0,55/78+0,45/92))= 0,00705/((0,00705+0,00489))=0,591

Молярную массу второго компонента можно рассчитать точно так же, а можно не тратить время и найти из простого соотношения:

yб + yт =1 значит, yт =1 - 0,591=0,409
2. Нахождение температуры начала конденсации t1н выполнимо по уравнению изотермы паровой фазы (6.2). Задаёмся первым предполагаемым значением температуры 65°С. Для этой температуры по уравнению Антуана (6.3) вычисляем давления пара бензола и толуола. Необходимые для расчёта этих давлений коэффициенты уравнения Антуана берём из приложения 7 и сводим в табл.1.
Таблица 1
Значения коэффициентов уравнения Антуана
Компонент А В С
Бензол 15,9008 2788,51 - 52,36
Толуол 16,0137 3096,52 - 53,67

Давление пара бензола при 120°С

ln P_б =А_б- (В_б )/((273+t+C_б))=15,9008- ( 2788,51)/((273+120-52,36))=7,7267

Pб =е 7,7267 = 2241,051 мм рт. ст.
Повторяем расчёт для толуола, получаем:
ln P_т=А_б-( В_т)/((273+t + C_т))=16,0137-3096,52/((273+120-53,67))=6,9017

Pт = е 6,9017 = 993, 96мм рт. ст.
Переведём давление процесса 0,2 МПа в миллиметры ртутного столба:

(0,2∙1000000)/133,3=1500,38 мм рт.ст.

где 133,3 – число паскалей в одном миллиметре ртутного столба.
Считаем значение суммы уравнения (6.2), получаем:

(P×у_б)/P_б +(P×у_т)/P_т =(1500,38×0,591 )/2241,05+(1500,38 ∙0,409 )/993,96=1,022

Сумма оказалась чуть больше единицы. Значит, величины давлений пара бензола Рб и толуола Рт оказались малы. Поднимем температуру на 1°С.
Задаёмся вторым значением температуры конца конденсации пара 121°С и повторяем расчёт. Определяем величины давлений бензола Рб и толуола Рт (снова определяем значение суммы): Рб = 2295,42 мм рт. ст.; Рт = 1007,4.