Файл: Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева.docx

При барботаже пара через жидкость различают три режима:

- пузырьковый режим – через слой жидкости проходят отдельные пузырьки газа или пара, образующие цепочку около стенки колонны;

- струйный режим – отдельные пузырьки газа сливаются в непрерыв-ную струю;

- факельный режим – отдельные струи пара сливаются в общий поток, имеющий вид факела, при этом наблюдается захват жидкой фазы и переброс ее на выше лежащую тарелку, что отрицательно сказывается на работе колонны.

2. 
   Описание технологической схемы установки
   

Расплавленный нафталин (100С) подают в испаритель, содержащий несколько колпачковых тарелок. Предварительно подогретый воздух вводят в смесь, где он насыщается парами нафталина до концентрации 8-10%, превышающий верхний предел взрываемости. Оставшийся воздух нагревают в теплообменнике горячим реакционным газом, смешивают с воздухом, насыщенным парами нафталина, и затем подают смесь в трубчатый реактор, который охлаждается циркулирующим расплавом солей, в то же время в котле-утилизаторе генерируется пар давлением до 5 Мпа. С помощью этого пара производят привод турбокомпрессора, который подает воздух на окисление, причем мятый пар с турбины частично используют на этой же установке, а другую часть передают для других целей. Горячие реакционные газы отдают тепло воздуху в теплообменнике, после чего охлаждаются в другом теплообменнике, где либо производят пар низкого давления, либо подогревают водный конденсат, идущий в котел-утилизатор (в зависимости от схем).

Охлажденные реакционные газы далее поступают в систему из двух попеременно работающих конденсаторов с ребристыми трубами, которые охлаждаются маслом. Фталевый ангидрид откладывается на трубах в твердом виде, когда он накапливается в достаточном количестве, переключают поток газа на второй конденсатор, а первый подогревают горячим маслом. Расплавленный фталевый ангидрид стекает в промежуточную емкость из конденсатора, откуда идет на очистку в систему из двух вакуум-ректификационных колонн. В одной отгоняют более летучие вещества, а из второй выводят чистый фталевый ангидрид в качестве дистиллята. Легкий погон первой колонны и тяжелый кубовый остаток другой колонны сжигают. Оставшийся газ после конденсаторов также дожигают в печи. [7]

---

3. 
   Расчет основного аппарата
   

---

3.1. Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число [8].

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

Отсюда находим:

Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости, определяются рабочим флегмовым числом R; его оптимальное значение можно найти пу­тем технико-экономического расчета. Ввиду отсутствия надежной методики оценки используют приближенные вычисления, основанные на определении коэффициента избытка флегмы . Здесь – минимальное флегмовое число:

где и — мольные доли легколетучего компонента соответственно в ис­ходной смеси и дистилляте, кмоль/кмоль смеси;
—концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся вравновесии с исходной смесью, кмоль/кмоль смеси.

Определим R – пересчитаем составы фаз из массовых долей в мольные по соотношению:

---

где и – молекулярные массы соответственно воды и кислоты, кг/кмоль.

Получим:



Аналогично найдем: и кмоль/кмоль смеси.

Подставив значения, получаем:






Задавая различные значения коэффициента избытка флегмы , определим соответствующие флегмовые числа. Графическим построением ступеней изменения концентраций между равновесной и рабочими линиями на диаграмме составов пара y – состав жидкости x (рисунок 1) находим число тарелок N. Равновесные данные для различных систем приведены в справочнике.

Результаты расчетов рабочего флегмового числа представлены в приложении 3 и приведены ниже:

Таблица 1

	1,12	2,3	6,1
	0,316	0,605	1,604
	14	8	6
N(R+1)	18,42	12,84	15,624

Минимальное произведение N(R+1)соответствует флегмовому числу R=0,605. При этом коэффициент избытка флегмы .

---

Рис. 3.1. Диаграмма равновесия между паром и жидкостью при постоянном давлении.



Рис.3.2. Определение рабочего флегмового числа.

Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определяют из соотношений:


где и – мольные массы дистиллята и исходной смеси; и – средние мольные массы жидкости в верхней и нижних частях колонны.

Мольную массу дистиллята в данном случае можно принять равной мольной массе легколетучего компонента – воды. Средние мольные массы жидкости в верхней и нижних частях соответственно равны:



где и – мольные массы воды и уксусной кислоты; и –средний мольный состав жидкости соответственно в верхней и нижней частях колонны:

---