Колонна ректификации для разделения смеси "Этиловый спирт-ацетон"
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
СОДЕРЖАНИЕ:
1. ВВЕДЕНИЕ
. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ
. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА
. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПАРА И ДИАМЕТРА КОЛОННЫ
.1 Средние концентрации НКК в жидкости
.2 Средние концентрации НКК в паре
.3 Средняя температура пара
.4 Средние мольные массы и плотности пара
.5 Средняя плотность пара в колонне
.6 Определение скорости пара в колонне
.7 Определение диаметра колонны
. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТАРЕЛОК
. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ТАРЕЛОК И ВЫСОТЫ КОЛОННЫ
. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ УСТАНОВКИ
.1 Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре
.2 Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе
.3 Расход теплоты в паровом подогревателе исх. смеси
.4 Расход теплоты в водяном холодильнике кубового остатка
.5 Расход теплоты в водяном холодильнике дистиллята
.6 Расход ГП
.7 Расход охл. воды
. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТА
.1 Выбор обечайки
.2 Выбор днища (крышки)
.3 Расчет удельных диаметров фланцев
.3.1 Штуцер для отвода дистиллята
.3.2 Штуцер для подвода флегмы
.3.3 Штуцер для входа ПЖ смеси
.3.4 Штуцер для подвода исходной смеси
.3.5 Штуцер для отвода кубового остатка 8
. ВЫБОР ТЕПЛООБМЕННИКОВ
.1 Дефлегматор
.2 Подогреватель исх. смеси
.3 Холодильник кубового остатка
. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ВВЕДЕНИЕ
Ректификацией называется диффузионный процесс разделения жидких смесей взаимно растворимых компонентов, различающихся по температуре кипения, который осуществляют путем противоточного, многократного контактирования неравновесных паровой и жидкой фаз.
Применяется для получения продуктов с заданной концентрацией компонентов и высокими выходами, широко используется в нефтегазопереработке, химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.
Схема установки ректификации (рис.1)
В среднюю часть колонны поступает подлежащая ректификации смесь F, нагретая до температуры tF. Смесь может подаваться в колонну в виде жидкости, паров или смеси паров и жидкости. При входе сырья в колонну происходит процесс однократного испарения, в результате которого образуются пары состава у*F и жидкость состава х*F, находящиеся в равновесии.
Для обеспечения ректификации необходимо в верхней части колонны навстречу парам организовать поток жидкости R (флегмы, орошения). Для этого на верху колонны тем или иным образом отнимается тепло. За счет этого часть паров, поднимающихся с верхней тарелки, конденсируется, образуя необходимый нисходящий поток жидкости.
В нижней части колонны нужно обеспечить восходящий поток паров. Для этого вниз колонны тем или иным образом подводится тепло. При этом часть жидкости, стекающей с нижней тарелки, испаряется, образуя поток паров.
При таком режиме самая низкая температура tD будет вверху колонны, а самая высокая tW - в низу колонны.
Отбираемый сверху колонны продукт D, обогащенный НКК, называется ректификатом (или дистиллятом), - а снизу колонны W, обогащенный ВКК, - остатком (или нижним продуктом).
Та часть колонны, куда вводится сырье, называется секцией питания, или эвапорационным пространством, часть ректификационной колонны, находящаяся выше ввода сырья - верхней, концентрационной или укрепляющей, а ниже ввода сырья - нижней, отгонной или исчерпывающей. В обеих частях колонны протекает один и тот же процесс ректификации.
Вступающие в контакт пары и жидкость при ректификации не находятся в равновесии, но в результате контакта фазы стремятся достичь его или приблизиться к этому состоянию. При этом происходит выравнивание температур и давлений в фазах и перераспределение компонентов между ними.
В качестве контактных устройств в ректификационных колоннах используют тарелки либо насадки различных типов и конструкций. Контакт пара и жидкости, при котором система достигает состояния равновесия, называется идеальным или теоретическим, а устройство, обеспечивающее такой контакт - теоретической тарелкой.
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА УСТАНОВКИ
Рис. 1. Схема непрерывно действующей ректификационной установки.
- ректификационная колонна (а - укрепляющая часть, б - исчерпывающая часть); 2 - кипятильник; 3 - дефлегматор; 4 - делитель флегмы; 5 - подогреватель исходной смеси; 6 - холодильник дистиллята (или холодильник-конденсатор); 7 - холодильник остатка (или нижнего продукта); 8, 9 - сборники; 10 - насосы.
3. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС КОЛОННЫ РЕКТИФИКАЦИИ
Материальный баланс установки составляем для определения расходов флегмы и дистиллята, а так же для определения флегмового числа.
Физико-химические свойства веществ, входящих в исходную смесь:
ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ:
температура кипения: 78,39 0С;
мольная масса: 46,069 кг/моль;
АЦЕТОН:
температура кипения: 56,24 0С;
мольная масса: 58,08 кг/моль;
GF= 8000 кг/ч
Ратм= 0,1 МПа
ХF= 40 % (мас)
XD= 94 %(мас)
XW = 3 %(мас)
GD - массовый расход дистиллята, кг/ч
GW - массовый расход кубового остатка, кг/ч
GF - массовый расход питания колонны, кг/ч
[2, стр.319]
GD + GW = GF GD + GW = 8000
GD•xD + GW•xW = GFxF GD0,94 + GW0,02 = 8000•0,4
Решая систему, находим:
GW = 4695,65 кг/ч
GD = 3304,35 кг/ч
Выразим концентрации в мольных долях:
Питание: кмоль/кмоль см.
Дистиллят:
кмоль/кмоль см.
Кубовый остаток: кмоль/кмоль см.
Относительный мольный ?/p>