ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 275
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
3. РАСЧЁТ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ
3.1. Материальный баланс процесса массообмена
3.2. Определение минимального флегмового числа
3.3. Определение условно – оптимального флегмового числа
3.4. Расчёт средних массовых потоков жидкости и пара
3.5. Расчёт максимально допустимой скорости пара и диаметра колонны
3.7. Расчет гидравлического сопротивления колонны
4. РАСЧЁТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
4.2. Расчёт диаметров трубопроводов
4.4. Подбор ёмкостей для сбора продуктов и хранения сырья
4.5. Подбор конденсатоотводчиков
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева»
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту
по процессам и аппаратам химической технологии
«РАСЧЁТ БИНАРНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ СМЕСИ
АЦЕТОН – ТОЛУОЛ»
Выполнилa:
Тошпулатова Маржона
Группа: T-44
Преподаватель:
Доцент кафедры ПАХТ, Ильина С.И.
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ 4
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 6
3. РАСЧЁТ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ 7
3.1. Материальный баланс процесса массообмена 7
3.2. Определение минимального флегмового числа 9
3.3. Определение условно – оптимального флегмового числа 11
3.4. Расчёт средних массовых потоков жидкости и пара 15
3.4.1. Расчет физико-химических свойств 16
3.4.2. Расчет коэффициентов молекулярной диффузии 19
3.5. Расчёт максимально допустимой скорости пара и диаметра колонны 22
3.6. Расчет высоты колонны 23
3.6.1. Расчет числа единиц переноса 23
3.6.2. Расчет высоты единиц переноса 26
3.6.3. Общие высоты единиц переноса по газовой фазе 28
3.6.4. Расчет высоты колонны 29
3.7. Расчет гидравлического сопротивления колонны 30
4. РАСЧЁТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ 32
4.1. Расчёт теплообменников 32
4.1.1. Расчёт дефлегматора 32
4.1.2. Расчёт кипятильника 36
4.1.3. Расчет холодильника кубового остатка 40
4.1.4. Расчёт холодильника дистиллята 44
4.1.5. Расчёт подогревателя исходной смеси 47
4.2. Расчёт диаметров трубопроводов 50
4.3. Расчёт насосов 56
4.3.1. Расчёт насоса для подачи исходной смеси 56
4.4. Подбор ёмкостей для сбора продуктов и хранения сырья 62
4.5. Подбор конденсатоотводчиков 62
4.6. Расчёт толщины теплоизоляции для основных аппаратов 63
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 68
1. ВВЕДЕНИЕ
Одним из наиболее распространённых методов разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух и более числа компонентов, является ректификация.
Ректификация – массообменный процесс разделения жидкой смеси на компоненты путём противоточного многократного взаимодействия потоков пара и жидкости, имеющих различную температуру. Этот процесс в большинстве случаев осуществляется в противоточных колонных аппаратах с различными контактными элементами (насадка, тарелки).
В процессе ректификации происходит непрерывный обмен между жидкой и паровой фазой. Жидкая фаза обогащается более высококипящим компонентом, а паровая фаза – более низкокипящим. Такой двусторонний обмен компонентами, позволяет получить, в конечном счёте, пары, представляющие собой почти чистый низкокипящий компонент. Эти пары после конденсации в дефлегматоре дают дистиллят (ректификат) и флегму - жидкость, возвращаемую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися парами. Пары получают путём частичного испарения в кипятильнике остатка, являющегося почти чистым высококипящим компонентом.
Чтобы интенсифицировать процесс массообмена применяют контактные элементы, увеличивающие поверхность взаимодействия фаз. В случае применения насадки, флегма стекает тонкой плёнкой по её развитой поверхности. В случае применения тарелок, пар в виде множества пузырьков, образующих развитую поверхность контакта, проходит через слой жидкости на тарелке.
Процессы ректификации осуществляются периодически или непрерывно при различных давлениях, а также различными способами. Выбор того или иного способа проведения ректификации основано на технико-экономическом расчёте и анализе свойств разделяемой смеси. Так для разделения смесей высококипящих веществ используют ректификацию под вакуумом, а для разделения смесей веществ с близкими температурами кипения используют экстрактивную или азеотропную ректификацию.
Целью данного проекта является расчёт насадочной ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси «ацетон - толуол».
Смесь «ацетон – толуол» обладает разбросом в температурах кипения разделяемых компонентов, устойчивых при этих температурах, что позволяет для её разделения использовать процесс ректификации.
2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Рассчитать и спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения бинарной смеси «ацетон - толуол».
Исходные данные:
1. Производительность по исходной смеси:
2. Содержание низкокипящего компонента:
- в исходной смеси
- в верхнем продукте (дистилляте)
- в нижнем продукте (кубовом остатке)
;3. Вариант в теплообменниках – I.
3. РАСЧЁТ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ
3.1. Материальный баланс процесса массообмена
При атмосферном давлении (
компоненты исходной смеси имеют следующие характеристики:| Вещество | Ацетон | Толуол |
| Температура кипения |  |  |
| Молярная масса |  |  |
Таким образом, низкокипящим («НК») компонентом смеси является ацетон, высококипящим («ВК») компонентом – толуол. Условием заданы массовые доли НК-компонента в исходной смеси («F»), ректификате («P») и кубовом остатке («W»):
Здесь и далее индексами «
» обозначается мольные/массовые доли компонента в жидкой фазе
, индексами «
» - мольные/массовые доли компонента в паровой фазе.Расчёт мольных долей НК-компонента производится по формулам:
Расчёт молярных масс исходной смеси, ректификата и кубового остатка:
Материальный баланс процесса массообмена записывается следующими уравнениями:
где:
– массовые потоки исходной смеси (питания), дистиллята и кубового остатка соответственно, кг/c
По условию:
, тогда:
Мольные потоки питания, ректификата и куба рассчитываются по формулам:
