Введение

Ректификация-это процесс разделения бинарных и многокомпонентных жидких смесей, компоненты которых имеют различную летучесть, на практике чистые компоненты или фракции путем противоточного взаимодействия жидкости и пара. Процесс ректификации основан на различии летучести компонентов, в результате чего в парах, контактирующих с жидкостью (или находящихся в ней в равности), преобладает более летучий компонент. Процессы ректификации осуществляются в ректификационных колоннах, снабженных контактными устройствами, обеспечивающими взаимодействие пара и жидкости.

Задание

Выполнить проект ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси при следующих исходных данных. Производительность установки – G_f , кг/ч, содержание компонента А в исходной смеси – a_f,, массовые %. Дистиллят должен содержать a_d массовые % компонента А, кубовый остаток – а_w, массовые % компонента А. Исходная смесь подается в колонну при температуре кипения. Температура охлаждающей воды – t_в, ^оС, температура охлажденного дистиллята – t_к, ^оС. Кипятильник обогревается насыщенным водяным паром давлением Р, бар.

1 Нормативные ссылки

В данных методических указаниях и при курсовом проектировании используются следующие нормативные документы.

ГОСТ 2. 105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 2. 106-96 ЕСКД. Текстовые документы

ГОСТ 2. 109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам

ГОСТ 2. 201-80 ЕСКД. Обозначение изделий и конструкторских документов

ГОСТ 2. 301-68 ЕСКД. Форматы

ГОСТ 2. 302-68 ЕСКД. Масштабы

ГОСТ 2. 303-68 ЕСКД. Линии

ГОСТ 2. 304-81 ЕСКД. Шрифты чертежные

ГОСТ 2. 305-68 ЕСКД. Изображения – виды, разрезы, сечения

ГОСТ 2. 315-68 ЕСКД. Изображения упрощенные и условные крепежных деталей

ГОСТ 2. 316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц.

ГОСТ 2. 701-84 ЕСКД. Схемы виды и типы. Общие требования к выполнению

ГОСТ 2. 721-74 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения

ГОСТ 3. 1103-82 ЕСТД. Основные надписи

ГОСТ 3. 1120-83 ЕСТД. Общие правила отражения и оформления требований безопасности труда в технологической документации

ГОСТ 19. 202-78 ЕСТД. Спецификация. Требования к содержанию и оформлению

ГОСТ 19. 404-79 ЕСТД. Пояснительная записка Требования к содержанию и оформлению

Р 50-77-88 ЕСТД Рекомендация. ЕСКД. Правила выполнения диаграмм

2 Определение количества дистиллята и кубового остатка

По заданно производительности колоны по сырью G_f , кг/ч, составу сырья а_f , дистиллята а_d и кубового остатка а_w по уравнениям материального баланса колонны определяются количества отбираемых дистиллята G_d . кг/ч, и кубового остатка G_w, кг/ч:

3 Определение числа теоретических тарелок, необходимых для заданного разделения смеси

Для построения кривой равновесия и рабочей линии массовые доли a_f , a_d и a_w переводятся в мольные x_f , x_d и x_w по выражению

где М_А , М_В – молекулярные массы компонентов А и В, соответственно.

На основе равновесных зависимостей системы жидкости – пар в масштабе на миллиметровой бумаге строят кривую равновесия в координатах у – х и наносят рассчитанные концентрации x_f , x_d и x_w. Рабочее (оптимальное) флегмовое число R определяют с учетом минимального флегмового числа

Более точно и конкретно оптимальное флегмовое число R=R_опт определяется методом расчета числа теоретических тарелок N_Т при различных R. Оптимальное флегмовое число R_опт будет соответствовать минимальному объему колонны, пропорциональному величине N_Т (R + 1)

Рабочая линия укрепляющей части колонны проводится через точку «d» ( с координатами х = х_d , у = х_d), лежащую на диагонали и через точку «в», лежащую на оси ординат (х=0, у=в) причем

Рабочая линия исчерпывающей части колонны проводитя через точку «w», лежащую на диагонали с координатами ( х=х_w , у=х_w) и точку «f» пересечение рабочей линии укрепляющей части колонны с вертикалью ( х=х_f).

Между рабочей линией и кривой равновесия, начиная из точки «d», строят ступени изменения концентраций из горизонтальных и вертикальных отрезков между рабочей линией и кривой равновесия до пересечения последней горизонтали с вертикалью х=х_w. Число теоретических тарелок равно числу ступеней изменения концентрации N_Т.