Расчет поверхности теплообмена

Операция выделения гидрата диацетон -2-кето-L- гулоновая кислоты

Для нейтрализации используется 21% соляная кислота Реакция нейтрализации щелочи

NaOH + HCl = NaCl + H₂O (реакция №3)

М.М=40 36, 5 58, 5 18

а) Определяем количество соляной кислоты из пропорции:

40 NaOH - 36, 5 HCl

1187, 61NaOH — Х кг HCl

х = 1083, 69 кг

б) содержание воды в 21% соляная кислота 1083, 69 *100/21 = 5160, 43 кг

5160, 43 - 1083, 69 = 4076, 74

в) количество гидрата диацетон- 2-кето-L- гулоновая кислоты полученное в результате реакции

C₁₂H₁₇ O₉Na+HCl+H₂O→ C ₁₂H₂₀O₈ +H₂O +NaCl (Реакция№4)

Натривая соль ДКГК

296 кг натриевая соль - диацетон-2-кето-L- гулоновой кислоты - 292 кг

гидрат 7872, 37 кг - х кг гидрат

х = 7765, 99 кг

с учетом выхода = 0.974 (технологический регламент)

7765, 99 * 0, 974 = 7564, 07 кг

Остаток натриевая соль диацетон-2-кето-L- гулоновой кислоты составит

7765, 99 - 7564, 07 = 201, 92 кг

г) Определяем количество NaCl образовавшейся при нейтрализации:

по реакции №3

40 NaOH - 58, 5 NaCl

1187, 61 NaOH — х NaCl

х =1736, 88 кг

по реакции №4

292 гидрат — 58, 5 NaCl

7564, 07 гидрат - х кг NaCl

х = 1515, 4 кг

Всего NaCl:

1736, 88 + 1515, 4 = 3252, 28 кг

д) Количество воды образовавшееся при нейтрализации щелочи (реакция № 3)

40 NaOH — 18 H2O

1187, 61NaOH - х H2O

х = 534, 42 кг

Количество воды в реакционной массе

14220, 41- (7564, 07+201, 92+3252, 28+534, 42) = 2667, 72 кг

Таблица материального баланса Таблица 4.2

4.2 Технологический расчет основного аппарата.

Реактор-гидрататор предназначен для реакции получения натриевой соли диацетон-2-кето-L-гулоновой кислоты в жидкой среде. Принимаем стальной эмалированный аппарат с механическим перемешиванием.

Согласно каталога эмалированного емкостного оборудования Фастовского Завода Химического Машиностроения «Красный октябрь» объемом (4м³ площадь поверхности теплообмена F — 8, 57 м² (каталог эмалированного оборудования).

Реактор представляет собой емкостной вертикальный аппарат с механическим перемешивающим. Реактор оснащен пропеллерной мешалкой, число оборотов 170 об/мин. Для отведения тепла реакции аппарат снабжен рубашкой, охлаждающим агентом является рассол.

Расчет поверхности теплообмена

Определяем поверхность теплообмена

F = Q/K*Δ tcр*τ

Где: Q — общая тепловая нагрузка (из теплового баланса)

К — коэффициент теплопередачи принимаем равным

Δ tср - средняя разность температур (средний температурный напор) при противотоке.

Для расчета реакторов с мешалкой и поверхностью теплообмена применяется формула Критерия Нуссельта

[№ 3, 390]

Данные для расчета:

Принимаем диаметр реактора D=1, 6 м

Диаметр мешалки d = 0, 4 м

Для реакционной массы:

Коэффициент теплопроводности X = 0, 17 Вт/м*К

Плотность раствора р= 810 кг/м3

Удельная теплоемкости с = 2, 17 кДж/кг*К = 2, 17*10³Дж/кг*К

Вязкость µ = 0, 396 -10^-3 н*сек/м²

Число оборотов мешалки n =170 об/мин = 2, 85 об/сек