Тепло- и массообменные процессы и аппараты технологических схем

ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

Курсовая НУРИЗДАНОВ

Титульный лист заменить типовым

Содержание

Введение 4

1 Технологическая схема процесса ректификации 6

2 Технологический расчет 13

2.1 Материальный баланс 13

3 Построение кривых изобар пара и жидкости

3.1 Расчет однократного испарения бинарной смеси 16

3.2 Построение изобарных кривых жидкости и пара, комбинированной диаграммы и X — Y . 17

3.3 Построение линий рабочих концентраций, графическое определение числа теоретических и действительных тарелок 19

4 По построенному графику определяем число теоретических тарелок в колонне 20

5 Расчет высоты колонны 21

6 Определение скорости пара и расчет диаметра

ректификационной колонны 22

Заключение 27

Список использованной литературы 28

Введение

Ректификация- (от позднелат. rectificatio -выпрямление, исправление), разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся

температурами кипения, путем многократных испарения жидкости и конденсации паров. В этом основано отличие ректификации от дистилляции, при которой в результате однократного цикла частичное испарение -конденсация достигается лишь предварительное (грубое) разделение жидких смесей.

Для ректификации обычно используют колонные аппараты (см., напр., Насадочные аппараты, Тарельчатые аппараты), называемыми ректификационными колоннами, в которых осуществляется многократный контакт

между потоками паровой и жидкой фазами. Движущая сила ректификации разность между фактическими (рабочими) и равновесными концентрациями

компонентов в паровой фазе, отвечающими данному составу жидкой фазы. Парожидкостная система стремится к достижению равновесного состояния, в результате чего пар при контакте с жидкостью обогащается легколетучими (низко-кипящими) компонентами (ЛЛК), а жидкость - труднолетучими(высококипящими) компонентами (ТЛК). Поскольку жидкость и пар движутся, как правило, противотоком (пар-вверх, жидкость - вниз), при достаточно большой, высоте колонны в ее верхней части можно получить практически чистый целевой компонент.

В зависимости от температур кипения разделяемых жидкостей ректификацию проводят под различным давлением: атмосферным (т. кип. 30-150 °С), выше атмосферного (при разделении жидкостей с низкими т-рами кипения, напр. Сжиженных газов), в вакууме (при разделении высококипящих жидкостей для снижения их температур кипения). Ректификацию можно осуществлять непрерывно или периодически. Для непрерывной применяют колонны, состоящие из двух ступеней: верхней-укрепляющей (в ней пар укрепляется, т. е. обогащается ЛЛК) и нижней – исчерпывающей (где происходит исчерпывание жидкой смеси, т. е. извлечение ЛЛК и обогащение ее ТЛК). При периодической ректификации в колонне производится только укрепление пара. Различают ректификацию бинарных(двухкомпонентных) и многокомпонентных смесей.

Технологический расчет

Основными задачами технологического расчёта процесса ректификации, являются определение основных геометрических размеров ректификационной колонны (её диаметра и высоты), а так же расхода греющего пара в кубе колонны и охлаждающей воды в дефлегматоре.

Материальный баланс

Для составления материального баланса необходимо определить молекулярные массы сырья, дистиллята и остатка

кг/моль

кг/моль

кг/моль

Молекулярная масса, в [кг/моль]

Сырья

Дистиллята

Остатка

Исходя из производительности колонны по сырью F_мас, определяем количество смеси, поступающее в колонну:

моль/ч.

По правилу рычага:

Относительный выход дистиллята определяется следующим образом:

Отсюда выход дистиллята равен:

D = F × k моль/ч,

D_мас = D × M_D кг/ч.

Выход остатка равен:

W = F – D моль/ч,

W_мac = W × M_w кг/ч.

Количество компонентов НКК в сырье (F), дистилляте (D) и остатке (W) рассчитывается по следующим формулам:

моль/ч,

, моль/ч,

. моль/ч,

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч,

Количество компонентов ВКК в сырье (F), дистилляте (D) и остатке (W) рассчитывается по следующим формулам:

, моль/ч,

, моль/ч,

, моль/ч,

кг/ч,

кг/ч,

кг/ч,

Для определения количества компонентов в кг/ч в сырье, дистилляте и остатке значения кмоль/ч умножаются на соответствующие молекулярные массы компонентов.

Результаты расчетов материального баланса сводим в таблицу 1.

Таблица 1 – Материальный баланс ректификационной колонны

Компо- нент	Сырье F	Дистиллят D	Остаток W
кг/ч	моль/ч	кг/ч	моль/ч	кг/ч	моль/ч
НКК		18,337		17,06	109,323	1,277
ВКК		42,787	108,472	1,483		41,304
Всего		61,125		18,543		42,581

Расчет высоты колонны

Высота колонны рассчитывается по формуле:

м,

где h – расстояние между тарелками, h = 0,5 м;

h₁ – высота зоны над верхней тарелкой, необходимая для монтажа штуцера распределителя жидкости и сепарации потоков, h₁ = 1,0 м;

h₂ – высота зоны сепарации сырьевого парожидкостного потока, а также для монтажа отбойников h₂ = 1,0 м;

h₃ – высота зоны под нижней тарелкой, необходимая для создания столба жидкости, обеспечивающего самотёк, h₃ = 1,0 м.

м

Заключение

В процессе проделанной работы была рассчитана ректификационная установка для разделения смеси пентан- гексан. Были получены следующие данные:

диаметр колонны - 5600 мм;

высота колонны – 23 м;

Рассчитаны материальный и баланс установки, построены - графики и таблицы.

Список литературы

1. Ченцова,Л.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие к самостоятельной работе/ Л.И. Ченцова, М.К. Шайхудинова, В.М. Ушанова.- Красноярск: СибГТУ,2006.-267с.

2. Павлов, К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов. Перепечатка с изд. 1987г.- М.:ООО «РусМедиаКонсалт», 2004.-576с.

3. Шайхудинова М.К., Ченцова Л.И., Борисова Т.В. Процессыи аппараты химической технологии. Расчет выпарной установки: учебное пособие к выполнению курсового проекта.-Красноярск: СибГТУ, 2005.- 80с.

4. Левин Б.Д., Ченцова Л.И., Шайхутдинова М.Н., Ушанова В.М. процессы и аппараты химических и биологических технологий. Учеб. пособие для студентов химических специальностей вузов / Под общ. ред. д-ра. хим. Наук С.М. Репяха. – Красноярск: Сибирский государственный технологический университет, 2002. - 430с.

5. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. – 496 с.

ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ

Курсовая НУРИЗДАНОВ

Титульный лист заменить типовым

Содержание

Введение 4

1 Технологическая схема процесса ректификации 6

2 Технологический расчет 13

2.1 Материальный баланс 13

3 Построение кривых изобар пара и жидкости

3.1 Расчет однократного испарения бинарной смеси 16

3.2 Построение изобарных кривых жидкости и пара, комбинированной диаграммы и X — Y . 17

3.3 Построение линий рабочих концентраций, графическое определение числа теоретических и действительных тарелок 19

4 По построенному графику определяем число теоретических тарелок в колонне 20

5 Расчет высоты колонны 21

6 Определение скорости пара и расчет диаметра

ректификационной колонны 22

Заключение 27

Список использованной литературы 28

Введение

Ректификация- (от позднелат. rectificatio -выпрямление, исправление), разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся

температурами кипения, путем многократных испарения жидкости и конденсации паров. В этом основано отличие ректификации от дистилляции, при которой в результате однократного цикла частичное испарение -конденсация достигается лишь предварительное (грубое) разделение жидких смесей.

Для ректификации обычно используют колонные аппараты (см., напр., Насадочные аппараты, Тарельчатые аппараты), называемыми ректификационными колоннами, в которых осуществляется многократный контакт

между потоками паровой и жидкой фазами. Движущая сила ректификации разность между фактическими (рабочими) и равновесными концентрациями

компонентов в паровой фазе, отвечающими данному составу жидкой фазы. Парожидкостная система стремится к достижению равновесного состояния, в результате чего пар при контакте с жидкостью обогащается легколетучими (низко-кипящими) компонентами (ЛЛК), а жидкость - труднолетучими(высококипящими) компонентами (ТЛК). Поскольку жидкость и пар движутся, как правило, противотоком (пар-вверх, жидкость - вниз), при достаточно большой, высоте колонны в ее верхней части можно получить практически чистый целевой компонент.

В зависимости от температур кипения разделяемых жидкостей ректификацию проводят под различным давлением: атмосферным (т. кип. 30-150 °С), выше атмосферного (при разделении жидкостей с низкими т-рами кипения, напр. Сжиженных газов), в вакууме (при разделении высококипящих жидкостей для снижения их температур кипения). Ректификацию можно осуществлять непрерывно или периодически. Для непрерывной применяют колонны, состоящие из двух ступеней: верхней-укрепляющей (в ней пар укрепляется, т. е. обогащается ЛЛК) и нижней – исчерпывающей (где происходит исчерпывание жидкой смеси, т. е. извлечение ЛЛК и обогащение ее ТЛК). При периодической ректификации в колонне производится только укрепление пара. Различают ректификацию бинарных(двухкомпонентных) и многокомпонентных смесей.