Расчёт ректификационной колонны, работающей в режиме подвисания и предназначенной для разделения бинарной смеси изопропиловый спирт-вода - Курсовая работа

Для разделения смеси жидкостей обычно прибегают к перегонке. Он получил значительное развитие в средние века, когда научились получать этиловый спирт из продуктов брожения крахмала и сахаросодержащих материалов. Разделение путем перегонки основано на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси. Так, если смесь состоит из двух компонентов, то при испарении компонент с более низкой температурой кипения переходит в пары, а компонент с более высокой температурой кипения остается в жидком состоянии. Описанный процесс, называемый простой перегонкой, не дает, однако, возможности произвести полное разделение компонентов смеси и получить их в чистом виде.Представим себе аппарат, в котором снизу вверх движутся пары, а сверху (навстречу парам) подается жидкость, представляющая собой почти чистый низкокипящий компонент. Образующиеся пары поднимаются по колонне, в которой происходит противоточное взаимодействие этих паров с жидкостью(флегмой), поступающей из дефлегматора. Часть конденсата после распределительного стакана возвращается в колонну в виде флегмы, другая часть - дистиллят через холодильник собирается в сборнике, откуда насосом подается на склад. 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. Вместе с тем для того, чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим требованиям: хорошо смачиваться орошающей жидкостью, т.е. материал насадки по отношению к орошающей жидкости должен быть лиофильным; оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку, т.е. иметь, возможно, большее значение свободного объема или сечения насадки; создавать возможность для высоких нагрузок аппарата по жидкости и газу; для этого насадка должна также иметь большие значения свободного объема; иметь малую плотность; равномерно распределять орошающую жидкость; быть стойкой к агрессивным средам; обладать высокой механической прочностью; иметь невысокую стоимость.Исходные данные: Разработать проект ректификационной установки непрерывного действия с насадочной ректификационной колонной, работающей в режиме подвисания и предназначенной для разделения бинарной смеси изопропиловый спирт - вода. Смесь изопропиловый спирт - вода поступает на ректификацию в количестве F=4500 кг/ч, содержание изопропилового спирта в смеси AF=35 масс.Составы исходной смеси XF, дистиллята xp; и остатка XW в молярных долях, получаем: M(C3H7OH) =60,1 г/моль; M(H2O)=18,02 г/моль. Минимальное флегмовое число можно найти без графического построения по формуле: Rmin= = = 0,475; Принимаем коэффициент избытка флегмы 1,4, тогда рабочее флегмовое число составит: Отрезок, отсекаемый рабочей линией укрепляющей колонны на оси ординат диаграммы равновесия (рисунок 2), определяем по формуле: b= = = 0,42. Количество поднимающихся паров находим по формуле: Количество стекающей жидкости в укрепляющей колонне равно количеству флегмы и составит: Количество стекающей жидкости в исчерпывающей колонне: B (0,475) - определяется по рабочей линии состав пара в точке В. По t-x-y диаграмме (рисунок 3) этому составу соответствует температура пара 80,5 . Средняя плотность пара при этих условиях и абсолютном давлении Р=0,98бар (1ат) по уравнению состояния составляет: ?п= = = 1,275 кг/м3 , где R=8314Дж/кмоль·град.-Расчет ректификационной колонны сводится к определению ее основных геометрических параметров - диаметра и высоты. Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колонны, который, в свою очередь, зависит от скоростей и физических свойств фаз, а также от типа и размеров насадок. Наиболее правильно выбор оптимального типа и размера насадки может быть осуществлен на основе технико-экономического анализа общих затрат на разделение в конкретном технологическом процессе. В ректификационных колоннах, работающих при атмосферном давлении для разделения агрессивных жидкостей, а также в тех случаях, когда не требуется частая чистка аппарата, обычно применяют керамические кольца Рашига. В колоннах большой производительности с крупной насадкой осуществление процесса в режиме эмульгирования приводит к резкому уменьшению эффективности разделения, что объясняет существенным возрастанием обратного перемешивания жидкости и значительной неравномерностью скорости паров по сечению аппарата.В результате курсового проекта рассчитана и спроектирована ректификационная колонна непрерывного действия, работающая в режиме подвисания для разделения смеси изопропилового спирта и воды.

В результате курсового проекта рассчитана и спроектирована ректификационная колонна непрерывного действия, работающая в режиме подвисания для разделения смеси изопропилового спирта и воды.

Тип ректификационной колонны - насадочная.

Диаметр колонны - 0,5 м, высота - 20,28 м.

1. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. - М.: Издательство Химия, 1968. - 848 с.

2. Островский, Г.М. Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий. Ч.II. / Г.М. Островский, Ю.С. Шлионский - СПБ.: НПО «Профессионал», 2006. - 916 с.

3. Борисов, Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии / Г.С. Борисов и др.- М.:ООО ИД «Альянс», 2008.

Размещено на .ru