Расчет ректификационной колонны для разделения смеси метиловый спирт-вода с колпачковыми тарелками

Скачать

Ректификация — массообменный процесс разделения однородной смеси летучих компонентов. Свойства бинарной смеси. Расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси. Основная характеристика материального и теплового баланса.

Размер: 723,0 K
Тип: курсовая работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Расчет ректификационной колонны для разделения смеси ацетон-вода с ситчатыми тарелками
Расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси ацетон-вода. Материальный баланс колонны. Скорость пара и диаметр...

Проект ректификационной установки для разделения смеси ацетон-метиловый спирт
Технологическая схема колонны ректификационной установки, определение рабочего флегмового числа, скорости пара и размеров колпачков. Вычисление патруб...

Проектирование ректификационной установки для разделения смеси бензол-толуол производительностью по дистилляту 3 кг/с
Общая характеристика установки ректификационной тарельчатой колонны с колпачковыми тарелками для разделения смеси бензол-толуол под атмосферным давлен...

Проектирование ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси метанол-вода
Особенности проектирования установки для непрерывной ректификации бинарной смеси метиловый спирт–вода с производительностью 12 т/ч по исходной смеси....

Расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси этиловый спирт-вода
Крашенинникова Е.В. Расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси этиловый спирт-вода. – Озёрск: ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Прези...


Краткое сожержание материала:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание на проектирование

Рассчитать ректификационную колонну непрерывного действия для разделения бинарной смеси метиловый спирт - вода по следующим данным:

1. Производительность по исходной смеси F=5,5 кг/с;

2. Содержание легколетучего компонента ( в % (по массе)); в исходной смеси Хf=25, в дистилляте Х=91, в кубовом остатке Xw=3,2;

3. Давление в паровом пространстве дефлегматора 0,1 МПа;

4. Тип ректификационной колонны - тарельчатый, тип тарелки - колпачковый;

5. И сходная смесь перед подачей в колонну нагревается до температуры кипения насыщенным водяным паром давлением 0,1МПа

Содержание

Введение

1. Общие сведения о ректификации

2. Свойства бинарной смеси

3. Расчеты

3.1 Материальный баланс

3.2 Тепловой баланс

3.3 Технологический расчет

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).

Ректификационные установки по принципу действия делятся на периодические и непрерывные. В установках непрерывного действия разделяемая сырая смесь поступает в колонну и продукты разделения выводятся из нее непрерывно. В установках периодического действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава[6].

При разработке ректификационной колонны с колпачковыми тарелками необходимо, как правило, решать задачи:

рассчитать материальный баланс колонны и определить рабочее флегмовое число;

анализа тепловых процессов, осуществляющихся в греющем паре куба колонны;

конструирование ректификационной колонны с колпачковыми тарелками.

1. Общие сведения о ректификации

Ректификация -- массообменный процесс разделения однородной смеси летучих компонентов, осуществляемый путем противоточного многократного взаимодействия паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, образующейся при конденсации этих паров.

Разделение жидкой смеси основано на различной летучести веществ. При ректификации исходная смесь делится на две части: дистиллят -- смесь, обогащенную низкокипящим компонентом (НК), и кубовый остаток -- смесь, обогащенную высококипящим компонентом (ВК).

Процесс ректификации осуществляется в ректификационной установке основным аппаратом которой является ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жидкости поднимаются снизу, а навстречу парам стекает жидкость, подаваемая в виде флегмы в верхнюю часть аппарата.

Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенное давление применяют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Атмосферное давление принимают при разделении смесей, имеющих температуру кипения от 30 до 150 °С.

Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового остатка зависят от того, насколько развита поверхность контакта фаз, от количества подаваемой на орошение флегмы и устройства ректификационной колонны.

В промышленности применяют тарельчатые, насадочные, пленочные трубчатые и центробежные пленочные аппараты. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата, назначение которого -- обеспечение взаимодействия жидкости и пара.

Преимущественное использование тарельчатых колонн в процессах перегонки объясняется их значительно большей производительностью по сравнению с насадочными.

При выборе ректификационной колонны для проектируемого разделения следует иметь ввиду, что тарельчатые колонны очень малого диаметра значительно дороже соответствующих насадочных колонн, однако по мере увеличения диаметра стоимость насадочных колонн возрастает значительно быстрее. Приблизительно можно считать, что стоимость насадочной колонны растет пропорционально квадрату диаметра, а колпачковой -- диаметру в первой степени. Следовательно, за пределами некоторого граничного значения диаметра использование тарельчатых колонн должно быть более экономичным.

Длительный опыт промышленной эксплуатации насадочных колонн показал целесообразность их использования при диаметрах не более 0,8 м. При дальнейшем увеличении диаметра насадочной колонны ухудшается равномерное распределение флегмы по насадке, образуются каналы, по которым преимущественно устремляется флегма, и эффективность колонны резко снижается.

Наиболее распространены колпачковые тарельчатые колонны, хотя в последнее время получили преимущество ситчатые, клапанные, чешуйчатые и другие более эффективные виды барботажных устройств, главным назначением которых является максимальное развитие межфазного контакта, что способствует интенсификации массообмена между парами и флегмой. Помимо этого выбор типа контактного устройства определяется и такими факторами, как экономия материала, стоимость, легкость изготовления, чистки и ремонта, стойкость к коррозии, малое падение напора при прохождении паров, широта диапазона устойчивой работы тарелки[1].

Ректификационная колонна -- аппарат, предназначенный для разделения жидких смесей, составляющие которых имеют различную температуру кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр с контактными устройствами внутри.

Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).

В ректификационную колонну подаются пары перегоняемой жидкости. Они поднимаются снизу, а в режиме противотока навстречу парам идёт жидкость, сконденсировавшаяся наверху в холодильнике. В случае, если разгоняемый продукт состоит из двух компонентов, конечными продуктами являются дистиллят, выходящий из верхней части колонны и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны). Ситуация усложняется, если необходимо разделить смесь, состоящую из большого количества фракций. В этом случае используются аппараты, подобные изображенному на картинке.

Ректификационные установки по принципу действия делятся на периодические и непрерывные. В установках непрерывного действия разделяемая сырая смесь поступает в колонну и продукты разделения выводятся из нее непрерывно. В установках периодического действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава.

Промышленные ректификационные колонны могут достигать 60 метров в высоту и 6 метров диаметре. В ректификационных колоннах в качестве контактных устройств применяются тарелки, которые дали название химическому термину, и насадки. Насадка, заполняющая колонну, может представлять из себя металлические, керамические, стеклянные и другие элементы различной формы. Конденсация осуществляется на развитой поверхности этих элементов[6].

2. Свойства бинарной смеси

ректификация бинарный смесь

1. Метиловый спирт - бесцветная, легкоподвижная жидкость с запахом, аналогичным запаху этилового спирта; t плавления - 93,9 °С; t кипения 64,509°С; плотность, г/см3 d420 0,7914; nD20 1,3286; з 0,584 МПа.с (20°С); давлетние паров (кПа): 11,8 (20 °С), 32,5 (40 °С), 77,3 (60 °С), 320,65 (100 °С); t крит 240,1 °С; p крит 7,977 МПа; d кpит 272 кг/м3; м 0,57·10-30 Кл·м; е 32,63 (25 °С); ?H0oбр -238,9 кДж/моль (жидкость), -201,0 кДж/моль (газ); ?H0сгор -715 кДж/моль; ?H0исп 37,9 кДж/моль; ?H0пл 3,17 кДж/моль; теплопроводность 202,3·10-3 Вт/(м·К) (жидкость), 150,7·10-4 Вт/(м·К) (газ); С0р=44,129Дж/(моль·К). Теплоемкость для температур 0-50 °С определяют по уравнению Ср=2,3815+0,0586·t[кДж/(кг·К)], в газообразном состоянии для температур 0-1200°С - по уравнению Ср = 25,0429 + 50,3249·10-3 T+ 59,1298·10-6 Т2-45,245·10-9 Т3 [кДж/(моль.К)].

Таблица 1 - Свойства водных растворов метилового спирта в зависимости от его концентрации

Концентрация метилового спирта, % по массе

t замерзания,...