Титульный лист

Содержание


Введение 3

Задание на курсовой проект 4

Материальный баланс процесса ректификации 5

Определение размеров колонны 9

Тепловой баланс процесса ректификации 10

Расчет дефлегматора 15

Заключение 19

Список использованной литературы 20

Введение

Ректификация (от позднелатинского rectificatio — выпрямление, исправление), один из способов разделения жидких смесей, основанный на различном распределении компонентов смеси между жидкой и паровой фазами. При ректификации потоки пара и жидкости, перемещаясь в противоположных направлениях (противотоком), многократно контактируют друг с другом в специальных аппаратах (ректификационных колоннах), причём часть выходящего из аппарата пара (или жидкости) возвращается обратно после конденсации (для пара) или испарения (для жидкости). Такое противоточное движение контактирующих потоков сопровождается процессами теплообмена и массообмена, которые на каждой стадии контакта протекают (в пределе) до состояния равновесия; при этом восходящие потоки пара непрерывно обогащаются более летучими компонентами, а стекающая жидкость — менее летучими. При затрате того же количества тепла, что и при дистилляции, ректификация позволяет достигнуть большего извлечения и обогащения по нужному компоненту или группе компонентов. Ректификация широко применяется как в промышленном, так и в препаративном и лабораторном масштабах, часто в комплексе с другими процессами разделения, такими, как абсорбция, экстракция и кристаллизация.

Задание на курсовой проект

Выполнить проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси (сероуглерод – тетрахлорид углерода). Тип колонны – тарельчатая ситчатая. Колонна работает под атмосферным давлением. Исходная смесь, содержащая ХF=40% низкокипящего компонента, имеет температуру tH=20?С и перед подачей в колонну подогревается в кожухотрубчатом теплообменнике до температуры кипения. Давление греющего пара P=0,1 МПа. Расход исходной смеси GF=2,0 кг/с. Содержание низкокипящего компонента в дистилляте XD=95%, в кубовом остатке XW=5%. В дефлегматоре пары дистиллята конденсируются полностью. Продукты разделения охлаждаются в холодильниках до tK=30?С. Начальную температуру охлаждающей воды принять tB=10?С.

Выполнить подробный расчет ректификационной колонны и дефлегматора.

Материальный баланс процесса ректификации


Пересчитаем молярные доли компонент в массовые и рассчитаем массовые расходы дистиллята GD и кубового остатка GW. результаты запишем в виде таблицы.

Средние молярные массы определяют по формуле:

М=х•Мнк+(1-х)Мвк

г/моль

г/моль

Таблица 1

Состав и расходы потоков

Поток

Средняя молярная масса, кмоль/кг


Состав


Расход


Молярные доли, %


Массовые доли, %


кмоль/с


кг/с


Исходная смесь

МF

122,74

хF

40


24,81

GF

245,48


2,0


Дистиллят

MD

80,01

xD

95


90,39

GD

40,56


0,507


Кубовый остаток

MW

149,94

xW

5


2,54

GW

223,86


1,493


Для расчета массовых расходов дистиллята Gд и кубового остатка Gк необходимо решить систему уравнений, состоящую из уравнений материального баланса по потокам

GD+GW=GF (1)

И по легколетучему компоненту

GD+GW=GF (2)


GD+GW=2,0

GD·90,39+ GW·2,54=2,0·24,81

Решая систему уравнений материального баланса, получим GD=0,507 кг/с, GW=1,493 кг/ч

Относительный мольный расход питания:


Используя справочные данные (табл. 2), строим равновесную кривую (рис.1).

Таблица 2

Равновесные составы жидкости (x) и пара (y) в мол. долях (в %) и температуры кипения (t) в °С двойных смесей при давлении (P) 760 мм рт. ст.

x

0

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

y

0

13,2

24

42,3

54,4

64,5

72,6

79,1

84,8

90,1

95

100

t

76,7

73,7

71

66

62,3

59

56,1

53,7

51,6

49,6

47,9

46,3


Рис. 1. Кривая равновесия бинарной смеси СS2 – ССl4 при Р=760 мм рт.ст.

Определяем минимальное число флегмы по уравнению:

,

где, =0,645 – мольная долю сероуглерода в паре, равновесном с жидкостью питания, определяем по диаграмме у* - х.

Рабочее число флегмы:

R=1,3·RМИН+0,3=1,3·1,245+0,3=1,918

Уравнение рабочих линий:

а) верхней (укрепляющей) части колонны:


б) нижней (исчерпывающей) части колонны: