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

Министерство науки и высшего образования Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего 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.ЛомакинРАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТАна темуРАСЧЕТ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫпо дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»направление подготовки Химическая технологияпрофиль «Химическая технология органических веществ»Студент гр. БТБ-20-01 А.Х. Хамматова Уфа 2022

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 21 Теоретическая часть 32 Расчетная часть 52.1 Построение зависимости давления насыщенных паров от температуры 52.2 Построение х-у диаграммы, кривых изобар пара и жидкости 92.3 Построение энтальпийной диаграммы 122.4 Расчет однократного испарения бинарной смеси 172.4.1 Расчет x^*_F и y^*_F 172.4.2. Расчет равновесной температуры 192.4.3 Проверка значения мольной доли отгона 192.5 Расчет материального баланса ректификационной колонны 202.5.1 Определение молекулярной массы сырья, дистиллята и остатка 202.5.2 Покомпонентный расчет материального баланса РК

222.5.3 Проверка материального баланса 242.5.4 Расчет теплового баланса ректификационной колонны 252.6 Расчет режима полного орошения Error: Reference source not found2.7 Расчет числа тарелок на комбинированной и x-y-диаграмме 292.7.1 Расчет числа теоретических тарелок на xʹ-yʹ диаграмме 292.7.2. Расчёт числа теоретических тарелок на комбинированной диаграмме 322.8 Расчет профиля концентраций и нагрузок по высоте колонны 332.8.1 Расчет профиля концентраций и температуры по высоте колонны 332.8.2 Расчет флегмового и парового числа колонны 372.9 Расчет фактического числа тарелок 462.10 Расчет диаметра ректификационной колонны 482.11 Расчет высоты ректификационной колонны 542.12 Расчет конденсатора-холодильника 552.13 Расчет кипятильника 532.14 Расчет диаметра штуцеров Error: Reference source not foundЗАКЛЮЧЕНИЕ 60Список использованной литературы 62ВВЕДЕНИЕДля 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 фазеПри 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