Министерство науки и образования Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова
Кафедра Химической технологии
неметаллических материалов и
фихзической химии
«Расчет насадочной ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси толуол - о-ксилол»
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
«Процессы и аппараты химической технологии»
Выполнила: студентка гр.МХТ-04
Ковалева Л.И.
Проверил: старший преподаватель
Горохов А.В.
Магнитогорск
2007 Оглавление
Оглавление 1
Введение. 2
1.Методика и расчет полной насадочной ректификационной колонны. 5
1.2 Определение оптимального флегмового числа 10
1.3 Материальный баланс и уравнения рабочих линий. 14
1.3.1. Уравнение рабочей линии для укрепляющей части колонны 14
1.3.2. Уравнение рабочей линии для исчерпывающей части колонны 15
1.4 Расчет скорости пара и диаметра ректификационной колонны 16
1.5 Расчет высоты насадки. 19
1.6 Расчет гидравлических сопротивлений насадки. 21
2.Расчет трубопровода. 23
2.2 Определение характеристик смеси. 24
2.3. Перевод массового расхода жидкости к объёмному 24
2.4. Определение ориентировочного диаметра трубопровода 25
2.5. Выбор стандартного диаметра трубопровода 25
2.7. Определение режима движения жидкости 25
2.8. Определение коэффициента гидравлического сопротивления 25
2.9. Нахождение коэффициентов местных сопротивлений 26
2.10. Определение полной потери напора в трубопроводе 26
2.11. Построение характеристики трубопроводной сети 27
2.12. Выбор насоса 28
Список литературы. 29
Введение.
Ректификацией называется тепломассообменный процесс разделения гомогенных смесей на составляющие компоненты путем взаимодействия пара и жидкости, не находящихся в термодинамическом равновесии. При этом одна группа веществ, составляющих смесь, переходит преимущественно в пар( легколетучие или низкокипящие компоненты – НКК), а другая часть - в жидкость, или кубовый остаток (высококипящие компоненты – ВКК). Таким образом, в процессе ректификации происходит перенос веществ из фазы в фазу, что позволяет относить этот процесс к группе массообменных. Создание противоточных парового и жидкостного потоков, контактирующих между собой, осуществляется в ректификационных колоннах. (рис. 1)
Исходная смесь F из своей ёмкости 1 насосом 2 подается через теплообменник 3, где она нагревается до температуры кипения, на питающую тарелку ректификационной колонны 4 и стекает в нижнюю часть колонны, называемую кубом. Из куба часть жидкости отводится через делитель 12 в виде кубового остатка на холодильник 11, а другая поступает в нагреватель колонны 9, где доводится до температуры кипения. Образовавшиеся в кипятильнике пары возвращаются в кубовую часть колонны и движутся навстречу жидкостному потоку вверх по колонне.
Из верхней сепарационной части колонны пары G поступают в дефлегматор 5, где частично или полностью конденсируются. Образовавшаяся жидкость с температурой кипения в делителе флегмы 6 делится на дистиллят P, который поступает в конденсатор-холодильник 7 с целью снижения температуры готового продукта до требуемой температуры, и флегму Ф, подаваемую на орошение
колонны на верхнюю тарелку и стекающую вниз навстречу паровому потоку.
Место ввода исходной смеси в ректификационную колонну (питающая тарелка) делит колонну на две части: верхнюю укрепляющую часть А и нижнюю исчерпывающую часть колонны В.
Исходная смесь F, как и флегма Ф, подается в колонну в виде жидкости при температуре кипения.
В схему ректификационной колонны включается дополнительное оборудование, предназначенное для хранения исходной смеси 1и дистиллята 8, а также насос 2 для перекачки исходной жидкой смеси.
Ректификационная колонна представляет собой цилиндрический аппарат, внутри которого смонтированы контактные устройства той или иной конструкции. В зависимости от типа контактных устройств ректификационные колонны делятся на тарельчатые, пленочные и насадочные.
К конструкции колонн предъявляются следующие требования: дешевизна, простота в обслуживании, высокая производительность, прочность, долговечность; колонна должна обладать максимальной поверхностью контакта между фазами и эффективностью передачи массы из одной фазы в другую; она должна работать устойчиво и равномерно по всему сечению и в широком диапазоне нагрузок , обладать максимальной пропускной способностью по жидкой и паровой фазам и минимальным гидравлическим сопротивлением. Стремление удовлетворить все перечисленные требования и большое разнообразие свойств разделяемых смесей приводит к большому разнообразию типов ректификационных колонн.
Расчеты ректификационных колонн для разделения многокомпонентных и бинарных смесей базируются на общих физико – химических закономерностях. Но в основе любого метода расчета лежит ряд исходных допущений, которые в значительной мере упрощают расчетную процедуру.
В данном расчете приняты следующие допущения:
Молярные потоки жидкости и пара на участке колонны между вводами и выводами продукта остаются постоянными.
Состав жидкости, стекающей в куб, равен составу пара, поднимающегося из куба.
Состав пара, поднимающегося из колонны в дефлегматор, равен составу жидкости, стекающей из дефлегматора в колонну.