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 Fмас, 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,
Dмас = D × MD кг/ч.
Выход остатка равен:
W = F – D моль/ч,
Wмac = W × Mw 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.