Расчет ректификационной колонны для разделения смеси хлороформ-бензол производительностью 13200 кг/ч - Курсовая работа

Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс осуществляется путем контакта потоков пара и жидкости, имеющих различную температуру, и проводится обычно в колонных аппаратах. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно НК (низкокипящий компонент), которым обогащаются пары, а из паров конденсируется преимущественно ВК (высококипящий компонент), переходящий в жидкость. Эти пары после конденсации в отдельном аппарате дают дистиллят (ректификат) и флегму - жидкость, возвращаемую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися парами. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты) [2].Массовый расход дистиллята GD и кубового остатка GW определяем из уравнения материального баланса колонны по низкокипящему компоненту (по хлороформу): Проверяем: Для дальнейших расчетов необходимо концентрации питания, дистиллята и кубового остатка выразить в молярных долях. Питание: Дистиллят: Кубовый остаток: Относительный мольный расход питания: Определим минимальное число флегмы: Х Рх, мм.рт.ст Рб, мм.рт.ст П, мм.рт.ст Y"б) в нижней части колонны: Средние составы пара находим по уравнениям рабочих линий: а) в верхней части колонны: = 0,85 0,130 = 0,85•0,543 0,130= 0,592 б) в нижней части колонны: = 1,35 - 0,0103 = 1,35 ·0.132 - 0,0103 = 0,168 Средние температуры пара определяем по диаграмме t-y,x: а) при = 0,592 = 75,5 ?С, б) при = 0,168 = 79,5 ?С. Средняя плотность пара в колонне: Температура вверху колонны при XD = 0,883 t = 65 ?С, а в кубе-испарителе при XW= 0,061 t = 82? С. Определим скорость пара в колонне по следующему уравнению: м/сПринимаем следующие значения ситчатой тарелки: диаметр отверстия d0= 4 мм, высота сливной перегородки hп = 40 мм, свободное сечение тарелки (суммарная площадь отверстий) 8% от общей площади тарелки. Рассчитаем гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны: Сопротивление пароожиженного слоя на тарелке: а) Верхняя часть колонны. Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения: где ? = 22,1·10-3 Н/м - поверхностное натяжение жидкости при средней температуре в верхней части колонны 75,5 ОС (у хлороформа и бензола практически одинаковое поверхностное натяжение); d0=0,004 м - диаметр отверстий тарелки. Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке: Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения: Объемный расход жидкости в верхней части колонны: Периметр сливной перегородки П находим решая систему уравнений: где R = 1 м - радиус тарелки; - приближенное значение площади сегмента.Находим число ступеней изменения концентрации в верхней части колонны , в нижней части , всего 20 ступеней. Принимаем динамическую вязкость смеси исходного состава как среднее арифметическое значение: Тогда Тогда по таблице находим . Коэффициент диффузии легколетучего компонента в исходной смеси: , , Молекулярный объем диффундирующего вещества равен: Средний КПД тарелки: Число тарелок определяется по наименьшему благоприятному значению : а) в верхней части колонны: 27 2 = 29 в) в нижней части колонны: 18 3 = 21Тепловой поток, отдаваемый охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе: Здесь , где rб,rx-удельная теплота конденсации CHCL3 и C6H6.

Оглавление

Введение

Технологическая схема установки

Задание на проектирование

1. Технологический расчет аппарата

1.1 Материальный баланс

2. Определение скорости пара и диаметра колонны

3. Гидравлический расчет тарелок

4. Определение числа тарелок и высоты колонны

5. Тепловой расчет

Список литературы

1. Дытнерский Ю. И. - Процессы и аппараты химической технологии. Изд. 2-е. В 2-х кн. Часть 2. Массообменные процессы и аппараты. М.: «Химия», 1995.-368с.

2. Дытнерского Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М.: Химия, 1991. - 496 с.

3. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов, Л.: Химия, 1987. 572 с.

4. Справочник химика. М.-Л.: Химия, Т. I, 1996 1072 с.

5. КАСАТКИНА. Г. - Основные процессы и аппараты химической технологии: Госхимиздата, 1961, 832 с.

Размещено на .ru