Файл: Расчет ректификационной колонны по дисциплине Процессы и аппараты химической технологии.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»
Кафедра нефтехимии и химической технологии

РГР принят с оценкой
За соблюдение календарного графика
За оформление
За защиту
Итоговая

Руководитель: доцент каф. НХТ
_______________ С.П.Ломакин

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

на тему

РАСЧЕТ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ

по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»

направление подготовки Химическая технология

профиль «Химическая технология органических веществ»

Студент гр. БТБ-20-01 А.Х. Хамматова
Уфа 2022

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2

1 Теоретическая часть 3

2 Расчетная часть 5

2.1 Построение зависимости давления насыщенных паров от температуры 5

2.2 Построение х-у диаграммы, кривых изобар пара и жидкости 9

2.3 Построение энтальпийной диаграммы 12

2.4 Расчет однократного испарения бинарной смеси 17

2.4.1 Расчет x^*_F и y^*_F 17

2.4.2. Расчет равновесной температуры 19

2.4.3 Проверка значения мольной доли отгона 19

2.5 Расчет материального баланса ректификационной колонны 20

2.5.1 Определение молекулярной массы сырья, дистиллята и остатка 20

2.5.2 Покомпонентный расчет материального баланса РК

---

22

2.5.3 Проверка материального баланса 24

2.5.4 Расчет теплового баланса ректификационной колонны 25

2.6 Расчет режима полного орошения Error: Reference source not found

2.7 Расчет числа тарелок на комбинированной и x-y-диаграмме 29

2.7.1 Расчет числа теоретических тарелок на xʹ-yʹ диаграмме 29

2.7.2. Расчёт числа теоретических тарелок на комбинированной диаграмме 32

2.8 Расчет профиля концентраций и нагрузок по высоте колонны 33

2.8.1 Расчет профиля концентраций и температуры по высоте колонны 33

2.8.2 Расчет флегмового и парового числа колонны 37

2.9 Расчет фактического числа тарелок 46

2.10 Расчет диаметра ректификационной колонны 48

2.11 Расчет высоты ректификационной колонны 54

2.12 Расчет конденсатора-холодильника 55

2.13 Расчет кипятильника 53

2.14 Расчет диаметра штуцеров Error: Reference source not found

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60

Список использованной литературы 62
ВВЕДЕНИЕ

Для получения продуктов с любой желаемой концентрацией компонентов и с высокими выходами служит процесс ректификации, заключающийся в многократно повторяющемся контактировании неравновесных паровой и жидкой фаз.

Образованные в результате контакта паровая и жидкая фазы будут отличаться по составу от вступивших в контакт встречных неравновесных потоков паровой и жидкой фаз. В итоге такого контакта пар обогатится низкокипящим компонентом, а жидкость – высококипящим. Если исходные пары и жидкость находились при одинаковом давлении, то для обеспечения этих условий требуется, чтобы температура вступающей в контакт жидкости была ниже температуры паров. После контактирования температуры пара и жидкости выравниваются, так как система стремится к состоянию равновесия.

Производя многократное контактирование неравновесных потоков паровой и жидкой фаз, направляя после каждой ступени пары на смешение с жидкостью

---

, а жидкость на контакт с парами, более бедными НКК, можно изменить составы фаз желаемым образом. Подобное контактирование фаз по схеме противотока в целом по аппарату осуществляется в специальных аппаратах – ректификационных колоннах, заполненных различными контактными устройствами: тарелками, насадками и т.д.

Таким образом, процесс ректификации есть диффузионный процесс разделения жидких смесей, компоненты которых различаются по температурам кипения, осуществляемый путем противоточного контактирования неравновесных паров и жидкости.

Расчет ректификационной колонны сводится к определению ее основных геометрических размеров – диаметра и высоты. Оба параметра определяются гидродинамическим режимом работы колонны, который, в свою очередь, зависит от скоростей и физических свойств взаимодействующих фаз, а также от типа контактного устройства.

---

2.2 Построение х-у диаграммы, кривых изобар пара и жидкости

Для построения необходимо определить мольные доли НКК в жидкой фазе и равновесной паровой фазе. Для этого воспользуемся:

- законом Дальтона, который гласит: парциальные давление компонента газовой смеси равно произведению давления в системе на мольную долю компонента в газовой смеси, т.е.

(4)

- законом Рауля, согласно которому парциальные давление компонента идеального жидкого раствора равно произведению давления насыщенных парой компонента при данной температура на мольную долю компонента в жидкой фазе, т.е.

(5)

Совместным решением Дальтона и Рауля получим следующее уравнение равновесия:

(6)

Согласно закону Рауля, парциальные давления компонентов определяются следующим образом:

-для НКК:

(7)

-для ВКК:

(8)

Давление насыщенных паров смеси этих компонентов равно сумме парциальных давлений; так как в рассматриваемой системе жидкость находится в равновесии с соответствующим насыщенным паром, то равно внешнему давлению :

(9)

Из уравнения следует, что при известном внешнем давлении

---

и температуре системы t можно однозначно определить состав жидкой фазы:
(10)

Используя формулы (6) и (10) определим мольные доли НКК в жидкой фазе и равновесной паровой фазе

При температуре t₁ = 93,862 °С:

,

.

При температуре t₂ = 99,1415 °С:

,7691,

.

При температуре t₃ = 104,421°С:

,

.

При температуре t₄ = 109,7005 °С:

,

.

При температуре t₅ = 114,98°С:

,

.

При температуре t₆ = 120,2595 °С:

,

.

При температуре t₇= 125,539 °С:

,

.

Полученные результаты приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Результаты расчета равновесных концентраций

t, ˚C	PБ, атм	PТ, атм	x’	y’
93,862			1,0000	1,0000
99,1415			,7691
104,421
109,7005
114,98
120,2595
125,539			0,0000	0,0000

---