Проектирование ректификационной установки для разделения смеси бинарной бензол - уксусная кислота, производительностью по дистилляту 200 кг/ч
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
?й смеси 25 С
.Давление греющего пара 3.5 атм. (изб.).
1.Описание технологической схемы
Исходная смесь из промежуточной ёмкости Е1 центробежным насосом H1 подаётся в теплообменник П, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в середину ректификационной колонны КР на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси.
Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике К. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка, т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой), получаемой в дефлегматоре Д путём конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике Х2 и направляется в промежуточную ёмкость ЕЗ.
Из кубовой части колонны насосом непрерывно выводится кубовая жидкость -продукт, обогащённый труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике X1 и направляется в ёмкость Е2.
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащённый труднолетучим компонентом).
2. Расчёты
.1 Расчёт ректификационной колонны
Материальный баланс колонны
Производительность колонны по кубовому остатку и дистилляту определим из уравнений материального баланса колонны:
Отсюда находим:
Мольные доли воды в дистилляте, исходной смеси и в кубовой жидкости:
Расход исходной и кубовой жидкости:
Рабочее флегмовое число
Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R. Минимальное флегмовое число Rmin определяем по формуле:
где и - мольные доли легколетучего компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте; - концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью,
Рабочее флегмовое число:
Относительный мольный расход питания:
Уравнения рабочих линий:
а) верхней (укрепляющей) части колонны
б) нижней (исчерпывающей) части колоны
Диаграмма х-у с рабочими линиями
Расчёт средних физических величин для смеси
Средние мольные доли бензола по колонне:
Средние мольные доли паров бензола по колонне (определяется по уравнениям рабочих линий):
Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:
Мольные массы исходной смеси и дистиллята:
Средние массовые доли бензола в верхней и в нижней частях колонны:
Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определим из соотношений:
Средние массовые потоки пара в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:
Средние мольные массы паров в верхней и нижней части колонны:
Из этого следует:
Средние температуры пара и жидкости определяем по диаграмме t - x, y:
Для пара:
а) при
б) при
Для жидкости:
а) при
б) при
Плотности паров по колонне:
, где
Плотность жидкой смеси в колонне:
Вязкости жидкой смеси находим по уравнению:
Поверхностное натяжение жидкой смеси:
Коэффициент диффузии в паровой фазе:
где T - средняя температура в соответствующей части колонны, К;
и - мольные объемы компонентов в жидком состоянии при температуре кипения
Мольные объемы компонентов находим как сумму атомных объемов:
Коэффициент диффузии в жидкости при средней температуре:
Коэффициент диффузии при 20 С можно вычислить по приближенной формуле:
где A, B - коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя;
Вязкость смеси при температуре 20 С:
Тогда коэффициент диффузии в жидкости для верхней части колонны при 20 С равен:
Для нижней части колонны:
Температурный коэффициент b определим по формуле:
где и принимают при температуре 20 С
Плотность жидкой смеси при температуре 20 по Цельсию:
Верхняя часть колонны
Нижняя часть колонны:
Отсюда:
Скорость пара и диаметр колонны
Выбор рабоч?/p>