Курсовая работа: Расчет ректификационной установки

Курсовая работа: Расчет ректификационной установки

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КУРСОВАЯ РАБОТА

по ПАХТ

Студентки 4 курса

группы ТФП

заочного отделения НФаУ

факультета промышленной фармации

Кайда Юлия Владимировна

Харьков 2008

Исходные данные

Разделяемая смесь: толуол - хлорбензол.

М (С6Н5СН3) = 12∙6 +5 + 12 +3 = 92 г/моль (легколетучий);

М (С6Н5Cl) = 12∙6 + 5 + 35∙5 = 112,5 г/моль (труднолетучий).

Производительность: 5500 т/ч.

Давление греющего пара в кубе 3 ат.

Давление в колоне 400 мм рт. ст.

Тип колонны: колпачковая.

= 30°С.

1. Цель и задачи расчёта

Целью расчёта ректификационной установки непрерывного действия является определение основных размеров оборудования, входящего в технологическую схему установки, размеров внутренних устройств ректификационного аппарата, мат. потоков и затрат тепла. При этом следует помнить, что ректификация представляет собой процесс разделения жидких смесей на компоненты, при котором происходит переход вещества из жидкой фазы в паровую и наоборот. В большинстве случаев ректификация осуществляется в противоточных колоннах с контактными элементами.

Принципиальная схема ректификационной установки представлена на рисунке 1. Исходная смесь из промежуточной ёмкости 1 центробежным насосом 2 подаётся в теплообменник 3, где подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колону 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси Хƒ.

Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, который образуется при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка Хw, т.е. обеднён легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкости (флегмиат) состава Хр, которая получается в дефлегматоре 6 путём конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выходит из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллятора, который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную ёмкость 8. Из кубовой части колонны насосом 11 непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащённый труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 9 и направляется в ёмкость 10.

Таким образом, в ректификационной колонне происходит непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят с высоким содержанием легколетучего компонента и кубовый остаток, обогащённый труднолетучим компонентом.

При выполнении курсового проекта необходимо провести:

материальный, гидравлический, тепловой расчёты ректификационной колонны;

материальный и тепловой расчёты дефлегматора, подогревателя исходной смеси и холодильников для охлаждения готовых продуктов разделения;

выбор питающего насоса по расходуемой энергии конденсатоотводчика;

определить размеры ёмкостей для исходной смеси дистиллята и кубовой жидкости.

2. Исходные данные к расчёту

Исходная смесь подаётся в колонну на питающую тарелку при температуре кипения на ней.

Рис.1. Принципиальная схема ректификационной установки непрерывного действия:

1 - ёмкость для исходной смеси;

2, 11 - насосы;

3 - теплообменник-подогреватель;

4 - кипятильник;

5 - ректификационная колонна;

6 - дефлегматор;

7 - холодильник дистиллята;

8 - ёмкость для сбора дистиллята;

9 - холодильник кубовой жидкости;

10 - ёмкость для кубовой жидкости.

3. Расчёт ректификационной колонны

Расчёт ректификационной колонны сводится к определению основных геометрических размеров - диаметра и высоты. Обе эти величины определяются нагрузкой по пару и жидкости, типом контактного устройства, физическими свойствами взаимодействующих фаз.

3.1 Расчёт материальных потоков

Материальные расчёты процесса ректификации в основном выполняются в мольных количествах. Если заданы концентрации летучего компонента в массовых долях или процентах, перевод в мольные доли или проценты осуществляется по зависимостям:

Расчёт средних молекулярных масс дистиллята, исходной смеси и кубового остатка производится по формулам:

или ,

где

Мср - средняя молекулярная масса потока, кг/моль;

Х - мольная концентрация компонента, моль. доли;

- массовая концентрация компонента, масс. доли.

Для расчёта материальных потоков составляем уравнения материального баланса для всего количества смеси (3.1) и летучего компонента (3.7):

где - массовый расход дистиллята, исходной смеси, кубового остатка, кг/с.

Полученные расходы, концентрации, давления и температуры наносят на технологическую схему.

3.2 Определение флегмогового числа

Пользуясь справочной литературой, выписывают таблицу равновесных составов жидкости и пара. Строят диаграммы t - x,y, и y-x. При отсутствии экспериментальных данных о фазовом равновесии идеальной смеси строят равновесную линию, исходя из давления насыщенных паров компонентов исходной смеси в интервале между температурами кипения легколетучего и труднолетучего компонентов.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6