Построение равновесной и рабочей линии диаграммы (у-х) и диаграммы t - x , y

МО РБ

Институт повышения квалификации и переподготовки руководящих работников и специалистов УО «ПГУ»

Факультет повышения квалификации и
переподготовки руководящих работников
и специалистов инженерного профиля

Подразделение переподготовки и повышения квалификации по специальности «Технология переработки нефти и газа»

КУРСОВОЙ проект

По дисциплине «Процессы и аппараты химических производств»

на тему: «Расчет ректификационную установку для разделения смеси бензол-талуол»

Выполнил:	слушатель группы 09-ХТ-16 Собачкин С.А.
Проверил:	ст.преп., Рудинская Т.В.

Новополоцк, 2017

СОДЕРЖАНИЕ

	Стр.
Введение	3
Расчёт материального баланса Построение равновесной и рабочей линии диаграммы (у-х) и диаграммы t-x,y	5 6
Определение скорости пара и диаметра колонны	9

Определение числа тарелок и высоты колонны	15

Расчёт гидравлического сопротивления тарелок и давления в кубе коллоны	17

Расчет теплового баланса колонны	19

Подбор подогревателя, дефлегматора и кипятильника	22

Расчёт и подбор сырьевого насоса 24

Подбор штуцеров 27

Заключение 30

Литература 31

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте необходимо рассчитать ректификационную установку для разделения бинарной смеси бензол и талуол.

Ректификация – диффузионный процесс разделения жидких однородных смесей на составляющие вещества или группы составляющих веществ в результате многократного контактирования жидкой и паровой фаз. При этом в жидкости увеличивается концентрация высококипящего компонента, а в парах – низкокипящего.

Возможность разделения жидкой смеси на составляющие ее компоненты ректификацией обусловлена тем, что состав пара, образующегося над жидкой смесью, отличается от состава жидкой смеси в условиях равновесного состояния пара и жидкости. Известные равновесные данные для конкретной смеси позволяют проанализировать возможность разделения этой смеси, найти предельные концентрации разделения и рассчитать движущую силу процесса.

Процесс осуществляется в специальных аппаратах – ректификационных колоннах, содержащих в своей конструкции различные контактные устройства: тарелки, насадки и т. п.

1. Схема ректификационной установки

Рис. 1 Принципиальная схема ректификационной установки

Описание ректификационной установки

Исходная смесь из промежуточной емкости 9 центробежным насосом 10 подается в теплообменник 5, где подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 1 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси .

Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 2. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка Xw, т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой), которая получается в дефлегматоре 3 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Затем жидкость направляется в делитель флегмы 4. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 6, и направляется в сборник дистиллята 11 при помощи насоса 10.

Из кубовой части колонны насосом 10 непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в холодильнике остатка 7 и направляется в емкость 8. Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравномерный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят с высоким содержанием легколетучего компонента и кубовой остаток, обогащенный труднолетучим компонентом.

Расчет ректификационной колоны сводится к определению ее основных параметров – диаметра и высоты. Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колонны, который в свою очередь, зависит, от скорости и физических свойств фаз, а так же от типа и размеров тарелок.

Исходные данные полученного проекта:

· производительность по сырью ;

· концентрация НКК (% масс.) , , ;

· тип контактного устройства – клапанные тарелки;

· давление в колонне .

Смесь подается в колонну при температуре начала кипения.

Расчёт материального баланса

Материальный баланс по потокам (7.4 [1]):

где - массовый расход дистиллята, кг/с; - массовый расход кубового остатка, кг/с; - массовый расход сырья, кг/с.

Материальный баланс по низкокипящему компоненту (7.5 [1]):

где – массовая доля НКК в дистилляте, % масс.; - массовая доля НКК в кубовом остатке, % масс.; - массовая доля НКК в сырьевом потоке, % масс.

Переведем массовый расход сырья в кг/с:

Найдем массовые расходы потоков:

Для дальнейших расчетов необходимо концентрации потоков выразить в мольных долях. Воспользуемся формулами, приведенными в табл. 6.2 [1].

· мольная доля НКК в сырьевом потоке:

где - массовая доля НКК в сырье; - молярная масса бензола , 78 г/моль; - молярная масса бензола, 92 г/моль.

· мольная доля НКК в дистилляте:

где - массовая доля НКК в дистилляте.

· мольная доля НКК в кубовом остатке:

где - массовая доля НКК в кубовом остатке.

Построение равновесной и рабочей линии диаграммы (у-х) и диаграммы t - x , y

Для построения диаграммы t-x,y воспользуемся таблицей 2.1 Равновесные составы жидкости и пара

Смесь	x	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Бензол- талуол	y,t	0 110.6	11.5 108.3	21.4 106.1	38 102.2	51.1 98.6	61.9 95.2	71.2 92.1	79 89.4	85.4 86.8	91 84.4	95.9 82.3	100 80.2