Курсовая работа: Расчет ректификационной колонны
Курсовая работа: Расчет ректификационной колонны
Введение
Ректификация –
массообменный процесс разделения однородной смеси летучих компонентов,
осуществляемый путем противоточного многократного взаимодействия паров,
образующихся при перегонке, с жидкостью, образующейся при конденсации этих
паров.
Разделение жидкой смеси
основано на различной летучести веществ. При ректификации исходная смесь
делится на две части: дистиллят – смесь, обогащенную низкокипящим компонентом
(НК), и кубовый остаток – смесь, обогащенную высококипящим компонентом (ВК).
Процесс ректификации осуществляется
в ректификационной установке, основным аппаратом которой является
ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жидкости поднимаются
снизу, а навстречу парам стекает жидкость, подаваемая в виде флегмы в верхнюю
часть аппарата.
Процесс ректификации
может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже
атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат
высококипящие жидкие смеси. Повышенное давление применяют для разделения
смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении.
Атмосферное давление принимают при разделении смесей, имеющих температуру
кипения от 30 до 150ْ
С.
Степень разделения смеси
жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового
остатка зависят от того, насколько развита поверхность контакта фаз, от
количества подаваемой на орошение флегмы и устройства ректификационной колонны.
Ректификация известна с
начала XIX века как один из важнейших
технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности.
В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях
химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма
важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров,
полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).
1. Расчет
ректификационной колонны
1.1 Материальный
баланс процесса
Составляем материальный
баланс для определения количеств и состава веществ, участвующих в процессах
ректификации.
Материальный баланс
колонны, обогреваемой паром:
,
(1.1)
где GF—производительность установки по исходной
смеси, GД –производительность установки по дистилляту, GW— производительность установки по
кубовому остатку.
Материальный баланс для
НК:
, (1.2)
где хF, xД, хW—
массовая доля легколетучего компонента в исходной смеси, дистилляте, кубовом
остатке соответственно. Преобразуем выражение (1.2)
,
3,06·28=(3,06-GW)86+ GW ·0,5,
3,06·28=3,06·86- GW ·86+ GW ·0,5,
85,68=263,16- GW ·85,5,
,
GW =2,08 кг/с.
Из уравнения (1.1)
определяем расход дистиллята, кг/с.
GД=GF-- GW,
GД =3,06-2,08=0,98 кг/с.
Для дальнейших расчётов
выразим концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка в мольных
долях.
Исходная смесь:
.
(1.3)
Дистиллят:
.
(1.4)
Кубовый остаток:
,
(1.5)
где Мв ,М
э— молярная масса воды и этилового спирта соответственно. Мв
=18, М э=46.
,
,
.
1.2 Определение
минимального флегмового числа
Для определения
минимального флегмового числа строим кривую равновесия, предварительно выполнив
расчет равновесного состава жидкости и пара смеси этанол—вода.
Таблица 1— Равновесный
состав жидкости и пара смеси этиловый спирт—вода
t, ْC |
х, мол |
у, мол |
t=100 |
0 |
0 |
t=90,5 |
0,05 |
0,332 |
t=86,5 |
0,1 |
0,442 |
t=83,2 |
0,2 |
0,531 |
t=81,7 |
0,3 |
0,576 |
t=80,8 |
0,4 |
0,614 |
t=80 |
0,5 |
0,654 |
t=79,4 |
0,6 |
0,699 |
t=79 |
0,7 |
0,753 |
t=78,6 |
0,8 |
0,818 |
t=78,4 |
0,9 |
0,898 |
t=78,4 |
1,0 |
1,0 |
Проводим прямую CВ, для этого на диагонали наносим
точку С с абсциссой хД=0,71, а на кривой равновесия точку В с
абсциссой хF=0,132 (см.
прил.) Измерив отрезок вмах, отсекаемый прямой СВ на оси ординат
находим Rmin по формуле:
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |