Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Расчёт ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси бензол-хлороформ.doc
Скачиваний:
222
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
649.22 Кб
Скачать

Задание по курсовому проектированию

Рассчитать и спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения бинарной смеси “бензол - хлороформ” по следующим данным :

1.Производительность по исходной смеси: 2,7 тонн/час.

2.Содержание легколетучего компонента в:

а) исходной смеси: 42% масс.

б) верхнем продукте (ректификате): 99% масс.

в) нижнем продукте (кубовом остатке): 1,2% масс.

3.Тип колонны: выбрать

4.Тип контактных элементов: выбрать

5.Обогрев кипятильника: насыщенный водяной пар

6.Конденсация паров в дефлегматоре: полная.

7.Охлаждающая среда в дефлегматоре: вода.

8.Давление в колонне: атмосферное (760 мм. рт. ст.).

Подбор материалов

Конструкционный материал выбираем исходя из соображений коррозионной стойкости материала. Скорость коррозии не должна превышать 0,1 мм. в год.

Мы имеем дело с органическими жидкостями и их парами. В этом случае используются хромированные стали.

Выбираем сталь Х18Н10Т

Состав стали:

С – не более 0,12%; Si – не более 0,8%; Мn – 1-2 %;

Cr – 17-19%; Ni – 9-11%; Ti – 0,6%

Примеси: S – не более 0,02 %; P – не более 0,035%

Коэффициент теплопроводности для этой стали равен 16,4 Вт/м к

Прокладочный материал фторопласт – 4.

Материальный баланс колонны

Ректификации подвергается смесь бензол – хлороформ. Ректификация проводится при атмосферном давлении в противоточном колонном аппарате непрерывного действия с насадочными контактными элементами.

Физико-химические свойства веществ:

Бензол – C6Н6,

Молекулярная масса = 78,11 г/моль

Температура кипения = 80,1 °C

Хлороформ– CHCl3,

Молекулярная масса =119,38г/моль

Температура кипения = 61,2 °C

1.1 Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому остатку W определим из уравнений материального баланса колонны:

F-расход исходной смеси, кг/с F==0,75(кг/с)

=42%

=99% (в массовых долях)

=1,2%

-

где:

W- расход кубового остатка, кг/с;

P- расход дистиллята, кг/с;

XF -концентрация легколетучего компонента в исходной смеси

XW -концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке

XP -концентрация легколетучего компонента в дистилляте

отсюда:

1.2 Для дальнейших расчетов выразим концентрации питания, дистиллята и кубового остатка в мольных долях, а также найдем относительный мольный расход питания.

Исходная смесь:

Дистиллят:

Кубовый остаток:

Относительный мольный расход питания:

Найдем мольные массы:

а) исходная смесь:

91,36кг/кмоль

б) дистиллята:

118,76кг/кмоль

в) кубового остатка:

78,44 кг/кмоль

Расчет рабочего флегмового числа

Для нахождения рабочего флегмового числа построим диаграмму равновесия между паром и жидкостью при постоянном давлении (атмосферном).

Справочные данные состава жидкости (X) и пара (Y) по наиболее высоко кипящему компоненту представлены в таблице 1.

Таблица 1.

х, мол.%

у, мол%

Т, град

0,0

0,0

80,6

5,0

6,5

80,1

8,0

10,0

79,8

10,0

12,6

79,6

15,0

20,0

79,0

20,0

27,2

78,4

22,0

30,0

78,2

29,0

40,0

77,3

40,0

54,6

75,9

44,0

60,0

75,3

54,0

70,0

74,0

60,0

74,6

73,1

66,0

80,0

71,9

79,0

90,0

68,9

90,0

96,2

65,7

100,0

100

64,5

Результат построения представлен на графике 1.

Из графика видим, что y*(xF) = 44,0%

y*(xF) – концентрация легколетучего компонента в паре

Минимальное флегмовое число :

Задавшись различными коэффициентами избытка флегмы , определим соответствующие флегмовые числа.

Графическим построением ступеней изменения концентраций между равновесной и рабочими линиями на диаграмме состав пара y – состав жидкости х найдем N (число изменений концентрации или теоретических тарелок, определяющие высоту колонны). Также находим минимальное произведение N×(R – 1), пропорциональное объему ректификационной колонны (R+1) – расход паров, и, следовательно, сечение колонны

Β

1,1

1,3

1,5

2,1

2,5

3

R

5,038

5,954

6,87

9,618

11,45

13,74

N

36

30

25

21

21

18

N(R+1)

217,37

208,62

196,75

222,98

261,45

265,32

Точка пересечения рабочих линий зависит от величины , которая изменяется с изменениемR (так как xp=const).

Для графического определения рабочего (оптимального) флегмового числа построим график зависимости N(R+1) от R, где N – число ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок.

Из графика 2 находим: оптимальное флегмовое число Rопт = 6,87

При этом коэффициент избытка флегмы

β = 6,87/4,58=1,5

При дальнейших расчетах уравнений рабочих линий укрепляющей и исчерпывающей части ректификационной колонны, я буду использовать оптимально флегмовое число, которое было рассчитано мною R = 6,87