Принцип работы и расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси уксусная кислота - вода колпачкового типа - Курсовая работа

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» НАЗВАНИЕ ТЕМЫ: ПРИНЦИП РАБОТЫ И РАСЧЕТ РЕККТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ БИНАРНОЙ СМЕСИ УКСУСНАЯ КИСЛОТА - ВОДА КОЛПАЧКОВОГО ТИПА.В химической и нефтехимической промышленности широко используются массообменные процессы, основанные на переносе вещества из одной фазы в другую. Применение массообменных процессов позволяет решать такие задачи, как разделение жидких и газовых смесей, их концентрирование, а также защита окружающей среды (например, очистка сточных вод и сбрасываемых в атмосферу газов). Процессы ректификации широко используются в химической и нефтехимической промышленности для получения отдельных компонентов или смесей более простого состава. С их помощью проводят разделение разнообразных смесей (сжиженные газы, нефтепродукты первичной и вторичной переработки и др.) для получения высокосортных топлив или веществ, имеющих желаемую степень чистоты. В качестве аппаратов служащих для проведения ректификации используются ректификационные колонны - состоящие из собственно колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсация пара - куба и дефлегматора.Возможность разделения жидкой смеси на составляющие ее компоненты ректификацией обусловлена тем, что состав пара, образующегося над жидкой смесью, отличается от состава жидкой смеси в условиях равновесного состояния пара и жидкости [3, c. Вследствие этого при противоточном контакте жидкой смеси с парами, который осуществляется при ректификации в результате массообмена, пары будут обогащаться НКК, а жидкость - высококипящим (труднолетучим) компонентом - ВКК [3, c.75]. В процессе ректификации смесь разделяется на две части: часть, обогащенную НКК - дистиллят и часть, обогащенную ВКК - кубовый остаток. Обозначим в долях НКК состав дистиллята - XD, а кубового остатка - XW.Исходная смесь подается в ту часть колонны, где жидкость имеет состав XF. В результате массообмена происходит переход НКК из жидкости в пар, а ВКК - из пара в жидкость [3, c.Обычно ректификационная колонна состоит из двух частей: верхней и нижней, каждая из которых представляет собой организованную поверхность контакта фаз между паром и жидкостью. В нижней части исходная смесь взаимодействует с паром, начальный состав которого равен составу кубового остатка. В верхней ступени пар начального состава соответствующий составу исходной смеси, взаимодействует с жидкостью, начальный состав которой равен составу дистиллята. Пар для питания ректификационной колонны получается многократным испарением жидкости, имеющей тот же состав, что и кубовый остаток, а жидкость - многократной конденсацией пара, имеющего состав, одинаковый с составом дистиллята [4, c. Одна часть направляется обратно в колонну - флегма, другая является отбираемым продуктом - дистиллят.При движении через слой значительная часть мелких струй, распадается и газ распределяется в жидкости в виде пузырьков. Интенсивность образования пены непосредственно на колонне или ниже верха колонны для того, чтобы уменьшить общую высоту установки. Выходящие через прорези колпачки 3 пузырьки пара сливаются в струйки, которые проходят через слой жидкости, находящейся на тарелке, и над жидкостью образуется слой пены и брызг, - основная область массообмена и теплообмена между паром и жидкостью на тарелке [8, c. При движении струйки пара обычно сливаются друг с другом; при этом некоторая часть сечения прорезей обнажается, и образуются каналы, по которым газ проходит изпод колпачка сквозь жидкость. Основная зона фазового контакта находится в области пены и брызг над жидкостью, которые образуются вследствие распыления пара в жидкости и уноса брызг при трении пара о жидкость [8, c.Рассчитать ректификационную колонну непрерывного действия с тарелками для разделения под атмосферным давлением смеси (С). Содержание НКК в питании (XF), в дистиллятах (XD), в кубовом остатке (XW). В расчет входит: Выбор флегмового числа, определение высоты, диаметр колонны, количество дистиллята и кубового остатка. XD=97,5% массовые, XF=47% массовые, XW =2% массовые, Переведем в мольные доли: XD мольная концентрация дистиллята - 0,975 XW мольная концентрация кубового остатка - 0,02Уравнения материального баланса ректификационной колонны непрерывного действия, учитывающее количество поступающих и уходящих потоков, рассчитываем по формуле 1 [3, с.8]: GF = GD GW (1) Для того, чтобы найти массовый расход дистиллята XD и массовый расход кубового остатка XW подставим исходные данные в уравнение (1). Для дальнейших расчетов выразим концентрации смеси дистиллята и кубового остатка в мольных долях. Содержание низкокипящего компонента в дистилляте вычисляют по формуле: (3) где XD - концентрация низкокипящего компонента в дистилляте, мольные доли.

Оглавление

Введение

1. Теоретический раздел

1.1 Теоретические основы процесса ректификации

1.2 Принцип работы ректификационной колонны

1.3 Схема работы колпачковой тарелки

2. Расчетная часть

2.1 Материальный баланс

2.2 Построение фазовых диаграмм

2.3 Расчет флегмового числа

2.4 Расчет средних параметров для верней и нижней части колонны

2.5Диаграмма зависимости t - x, y

2.6 Расчет скорости пара и определение диаметра колонны

2.7 Расчет высоты колонны

2.8 Расчет колпачковой тарелки

2.9 Тепловой баланс

Заключение

Список литературы ректификация колонна тепловой баланс