Сущность процесса ректификации. Установка непрерывного действия. Ректификация простых и сложных смесей в колоннах периодического или непрерывного действия. Процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят и кубовый остаток. Свойства хлороформа.
Аннотация к работе
Ректификация - массообменный процесс, который осуществляется в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки, тарелки). Процесс массообмена происходит по всей высоте колонны между стекающей вниз флегмой и поднимающимся вверх паром.Разделение таких смесей при контакте жидкой и паровой фаз, сопровождающее перераспределением компонентов между фазами, называется перегонкой. Ректификацией называется процесс переноса компонента компонентов между кипящей жидкой и насыщенной конденсирующейся паровой фазами при многоступенчатом противотоке этих фаз. В процессе ректификации подводимая извне теплота затрачивается только в кипятильниках - в низу колонны и боковых секциях для частичного испарения жидкой смеси с получением начального потока пара в обогревающем устройстве в нижней части ректификационного аппарата чаще всего - колонны. Постепенно за счет противоточного контакта фаз на тарелках снизу вверх нарастают концентрации НКК в паре и жидкости - устанавливается некий профиль концентраций этот эффект и лежит в основе процесса ректификации. Но если отбирать весь верхний продукт, то жидкая фаза перестанет стекать по колонне противотоком к пару, процесс ректификации будет нарушен.Исходную смесь бензол-хлороформ из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3, где она подогревается до температуры кипения. Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава ХР, получаемой в дефлегматоре 6 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 10 и направляется в емкость 11. Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента-хлороформа) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом-бензолом).Средние температуры пара определяем по диаграмме t - х, у (рис.6). в верхней части при у/ср = 0,663 температура пара равна t/ср = 74,5°C в нижней части при у//ср = 0,209 температура пара равна t//ср = 78,9°C средняя температура пара в колонне равна тср =(74,5 78,9) / 2 = 76,7°С Средняя плотность пара в колонне: Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяются из соотношений : где МР и MF - мольные массы дистиллята и исходной смеси, МВ и МН - мольные массы жидкости в верхней и нижней частях, Средние массовые потоки пара в верхней и нижней частях колонны соответственно равны : где и - средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны: 3.3 Определение скорости пара и диаметра колонны Определяем скорость пара в колонне по уравнению: Объемный расход проходящего через колонну пара при средней температуре в колонне в верхней части t/ п ср = 74,5°С где МР - мольная масса дистиллята, кг/кмоль в нижней части t//п ср = 78,9°С Средний КПД тарелки составляет: Действительное число тарелок рассчитываем по уравнению: Nд = Nt/ h где h - коэффициент полезного действия тарелки в верхней части колонны n/ = nt/ / hl = 16 / 0,66 » 24 в нижней части колонны n// = nt// / hl = 26 / 0,66 » 39 общее число тарелок n =24 39 = 63 Площадь сечения колонны составляет: Принятое по каталогу живое сечение j = 0,106, находим общую площадь сечения патрубков: При стандартных патрубках с внутренним диаметром dп = 66 мм, наружным Dп = 70 мм площадь сечения одного патрубка равна: Требуемое количество патрубков и колпачков составит: Что близко к принятому по ГОСТ количеству колпачков (nk =49 штук).В данной курсовой работе изучен процесс ректификации и рассмотрена азеотропная ректификация. При этом с одной стороны, преобразуется концентрационное пространство за счет добавления одного или нескольких азеотропных агентов, которое обладает новым температурным портретом по сравнению с исходным. С другой стороны, за счет разновысотной подачи азеотропного агента и исходной смеси преобразуется температурная система ректификации. Последнее порождает экстремумы на температурном профиле, соответствующем распределению компонентов по высоте колонны, что свидетельствует, о наличии элементов обратной ректификации. Метод азеотропной ректификации заключается в проведении процесса ректификации с разделяющими агентами, образующими с одним или несколькими компонентами исходной системы азеотропные смеси, которые при ректификации отбираются в виде дистиллята.Физико-химические характеристики жидких и паровых смесей в средних частях колонны.
План
Содержание хлороформа в исходной смеси XF = 40% массСодержание хлороформа в кубовом остатке XW = 5% масс