Расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси: уксусная кислота – вода - Курсовая работа

Ректификацию проводят в башенных колонных аппаратах, снабженных контактными устройствами (тарелками или насадкой)-ректификационных колоннах. Ректификацию широко применяют в промышленности, например для получения ректифицированного этилового спирта, с отделением сивушных масел и альдегидных фракций, для выделения бензинов, керосинов и других фракций из нефти. При ректификации потоки пара и жидкости, перемещаясь в противоположных направлениях (противотоком), многократно контактируют друг с другом в специальных аппаратах - (ректификационных колоннах), причем часть выходящего из аппарата пара (или жидкости) возвращается обратно после конденсации (для пара) или испарения (для жидкости). Аппаратура для ректификации: 1) ректификационные колонны - состоят из собственно колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсация пара, 2) куба и дефлегматора. Как в насадочных, так и в тарельчатых колоннах кинетическая энергия пара используется для преодоления гидравлического сопротивления контактных устройств и для создания динамической дисперсной системы пар - жидкость с большой межфазной поверхностью.Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому остатку W определяется из уравнений материального баланса: где F, P, W - расход исходной смеси, дистиллята, кубового остатка, кг/с. Для технологического расчета ректификационной колонны необходимо построить равновесную зависимость между жидкостью и паром для смеси метиловый спирт - вода в координатах y-x и t-x,y (рис. Нагрузки ректификационной колонны по поднимающему пару и стекающей вниз жидкости определяются рабочим флегмовым числом R, которое показывает соотношение между количеством флегмы, подаваемой на орошение колонны (Ф) и количеством отбираемого дистиллята (Р): . Предварительно определяют минимальное флегмовое число, которое можно рассчитать аналитически: где - концентрация легколетучего компонента в паре, находящегося в равновесии с исходной смесью XF (находится из графика рис. Минимальное флегмовое число можно найти графически через отрезок Вмах , отсекаемый рабочей линией, проведенной из точки диагонали, соответствующей точке а и через точку пересечения ординаты, остановленной из точки с линией равновесия (точка б) (рис.1.3,а)2.1 Физико-химические свойства паровой и жидкой фаз для верха и низа колонны Предварительно определяются средние концентрации жидкости и пара для верхней и нижней частей колонны: средние концентрации жидкости: ; , ; состав пара, соответствующий составу исходной смеси (рис. 1.2) при средних концентрациях пара и определяются средние температуры пара , °С. Далее определяются следующие параметры для верхней и нижней частей колонны: средние мольные массы паров: ;Рабочая скорость пара для тарельчатых колонн с ситчатыми тарелками определяется по формуле: Верхняя часть колонны: ?= м/сРассчитанные диаметры верхней и нижней частей колонны отличаются друг от друга не более чем на 10%, принимаем колонну единого диаметра, равную большему из рассчитанных: D = 2000 мм.Свободное сечение колонны 3,14 м2; Рабочее сечение тарелки 2,24 м2;Коэффициент массопередачи зависит от угла наклона кривой равновесия, причем этот угол является переменной величиной. Для каждого участка определяют тангенс угла наклона отрезка кривой равновесия.

Содержание

Теоритическая часть

Технологическая схема установки и ее описание

Технологический расчет аппарата

1. Построение процесса ректификации

1.1 Перерасчет массовых долей в мольные

1.2 Материальный баланс колонны и расчет флегмового числа

2. Скорость пара и диаметр колонны

2.1 Физико-химические свойства паровой и жидкой фаз колонны

2.2 Скорость пара для тарельчатых колонн

2.3 Расчет диаметра колонны

3. Определение высоты колонны

4. Расчет гидравлического сопротивления

5. Расчет патрубков и штуцеров

6. Расчет теплообменника

Список литературы