Расчет ректификационной колонны тарельчатого типа. Определение выхода продукционного дистиллята и кубовой жидкости, расхода флегмы, греющего пара, охлаждающей воды в дефлегматоре, габаритов проектируемого аппарата, диаметра штуцеров и массы аппарата.
Простая перегонка - это однократный процесс частичного испарения низкокипящей фракции с последующей конденсацией образовавшихся паров, а ректификация - это процесс многократного (или непрерывного) испарения и конденсации паров исходной смеси. Ректификационная колонна - противоточный колонный аппарат, в котором по всей его высоте осуществляется процесс тепломассообмена между стекающей вниз жидкостью (флегмой) и поднимающимся вверх паром. Снизу вверх по колонне движется пар, поступающий из выносного куба-испарителя 2 (куб-испаритель может располагаться непосредственно под колонной). Таким образом, пар, выходящий из куба-испарителя и представляющий собой почти чистый труднолетучий компонент, по мере движения вверх обогащается легколетучим компонентом и покидает колонну в виде почти чистого пара легколетучего компонента. Исходную смесь подогревают до температуры кипения в теплообменнике 4 и подают в колонну на ту тарелку, где кипит смесь того же состава, т.е. на верхнюю тарелку нижней исчерпывающей части колонны.В рассмотренных процессах разделения бинарных жидких смесей обогащение достигается ректификацией восходящего потока паровой смеси, а накопление высококипящего компонента (исчерпывание низкокипящего) в кубовой жидкости - простой дистилляцией. В первом из этих колонн будет происходить обогащение паров, образующихся при частичном испарении жидкости смеси, низкокипящим компонентом (ректификация паров), а во второй - извлечение (отгонка, исчерпывание) этого компонента из стекающей вниз жидкой фазы (ректификация жидкости). В ректификационной установке непрерывного действия исходная жидкая смесь состава X1 подается на нижнюю тарелку укрепляющей колонны, являющуюся одновременно верхней тарелкой исчерпывающей колонны; эта тарелка называется тарелкой питания. Благодаря контакту с паром, обогащенным высококипящим компонентом, жидкость обедняется низкокипящим компонентом и стекает в дистилляционный куб, где часть ее испаряется, а остальное количество непрерывно отводится в качестве кубового остатка.Рассчитать ректификационную установку непрерывного действия для разделения F (кг/с) бинарной смеси с содержанием легко летучего компонента XF (% мольных), содержание низкокипящего компонента в дистилляте XP (% мольных), в кубовом остатке XW (% мольных). Продолжительность операции ? часов, давление в аппарате атмосферное, температурами охлаждающей воды в дефлегматоре и греющего пара обосновано задаться. Выпишем необходимые справочные данные для веществ, участвующих в процессе: Таблица 1 - Задание на курсовой проект. № варианта Аппарат Смесь ?, час F, кг/ч XF XP XW Таблица 2 - Физические свойства веществ, участвующих в процессе.По данным о равновесных составах двойных смесей составим графики: t - x - y диаграмму и x - y диаграмму. Для вычисления рабочего флегмового числа, минимальное флегмовое число умножают на коэффициент избытка флегмы, который находится в пределах 1.2? 2.5. Rmin - минимальное флегмовое число соответствует режиму работы колонны, когда весь получаемый конденсат идет на орошение. Основными параметрами, определяющими заданное разделение в процессе ректификации, являются флегмовое число (кратность орошения) и число ректификационных тарелок. Флегмовое число представляет собой отношение количества горячего орошения, вводимого в колонну, к количеству вещества.F - выход сходной смеси; AF, AP, AW - массовые доли низкокипящего компонента в потоке;1. колонна ректификации, точка водоисходной смеси условно делится на две части: нижняя - исчерпывающая колонна, верхняя - укрепляющая колонна; Переведем мольные доли низкокипящего компонента в жидкой фазе в массовые. Выход продукта вычисляем по формуле: P=F`(AF-AW)/ AP - AW (4.2)Q - количество тепла, отданное греющим паром; D` - расход пара, поступающего в рубашку колонны; r - теплота конденсации паров (определяется по температуре греющего пара, который на 15-20°С выше температуры TW). RP - теплота конденсации паров;Количество тепла, поступившее с флегмы: Q2=Ф*Сф*тф (5.2) Количество тепла, ушедшее с парами в верхней части колонны: Q3=G*JP (5.3) Количество тепла, ушедшее с кубовой жидкости: Q4=W*CW*TW (5.5) Потеря тепла составляет 3% от тепла, отданного греющим паром.ректификационный тарельчатый пар дистиллят w - оптимально допустимая скорость паров в колонне; с - коэффициент, учитывающий конструкцию тарелки;Определим оптимальную допустимую скорость пара в колонне w=cv ?P-?пара / ?P (6.4) Принимаем расстояние между тарелками НТ=300 мм, c=0.052 [Павлов, с. По данным таблицы выбираем тарелку типа ТСК-Р для колонны диаметром: Д=1200мм; периметр слива П=0.818 м; площадь слива Fсл=0.099 м2; площадь прохода пара Fo=0.129 м2; длину пути жидкости по тарелке lж=0.856 м; зазор под сливным стаканом а=0.06 м; количество колпачков т=43; диаметр колпачка dk=100 мм В задачу дальнейших гидравлических расчетов основных параметров тарелки входит определение высоты сливного порога hпор., подпора жидкости над сливным порогом hсл., высоты прорезей колпачка hпр.
План
Содержание
Введение
1. Физико-химические основы процесса
2. Физические свойства веществ, участвующие в процессе
