«Расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензол-толуол» - Курсовая работа

Содержание

1. Ведение. Ректификация. Контактные устройства….….

2. Цель. Исходные данные….

3.

Расчетная часть….….

3.1 Построение зависимости давлений насыщенных паров от температуры, построение изобары, комбинированной,

и x-y-диаграммы….

3.2. Расчет однократного испарения бинарной смеси….

3.3 Расчет материального баланса ректификационной колонны.

3.4 Расчет теплового баланса ректификационной колонны

3.5 Расчет режима полного орошения.

3.6 Расчет числа тарелок на комбинированной и x-y диаграмме.

3.7 Расчет профиля концентраций и нагрузок по высоте колонны.

3.8 Расчет фактического числа тарелок.

3.9 Расчет диаметра колонны.

3.10 Расчет высоты ректификационной колонны.

3.11 Расчет конденсатора-холодильника.

3.12 Расчет кипятильника.

3.13 Расчет диаметров штуцеров.

3.14 Графическая схема колонны

4 Выводы

Список использованной литературы.

Введение

Ректификация – диффузионный процесс разделения жидкостей, различающихся по температурам кипения, который осуществляется путем противоточного, многократного ступенчатого или непрерыв-ного контактирования паров и жидкости. Этот процесс в основном протекает в аппаратах колонного типа. Сырье в колонну подается в виде жидкости, пара или их смеси. В результате контакта пара и жидкости изменяется состав паровой и жидкой фаз, при этом пары обогащаются НКК, а жидкость – ВКК. Контактирование пара и жидкости в колонне осуществляется через контактные устройства, различают – тарельчатые, пленочные и насадочные колонны. От эффективности работы контактных устройств зависят материальные, энергетические, трудовые затраты и качество нефтепродуктов.

При выборе контактных устройств обычно руководствуются следующими показателями:

- производительность;

- гидравлическое сопротивление;

- диапазон рабочих нагрузок;

- металлоемкость;

- простота конструкции и т.д.

2. Цель. Исходные данные для расчета.

Цель. Рассчитать основные показатели работы и размеры ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензол-толуол.

Исходные данные. Расчет основных показателей работы и размеров ректификационной колонны будем производить по следующим исходным данным:

- давление в середине колонны р = 1,20 ата;

- мольная доля бензола в сырье х'F = 0,49;

- мольная доля отгона е' = 0,44;

- мольная доля бензола в дистилляте y'D = 0,977;

- мольная доля бензола в остатке х'W = 0,032;

- коэффициент избытка теплоподвода n' = 1,32;

- производительность колонны F = 18,5 т/ч.

Выдержка из текста работы

3. Расчетная часть.

3.1 Построение зависимости давлений насыщенных паров от температуры, построение изобары, комбинированной, и x-y-диаграммы.

В расчетной практике зависимость между температурой t, °C, и давлением насыщенных паров компонента P представляется в виде эмпирических уравнений, например, уравнения Антуана

, (1)

, (1')

где А,В,С – эмпирические величины, постоянные для каждого вещества.

Таблица 1. Коэффициенты к уравнению Антуана, плотность и молекулярные массы компонентов.

Название компонента Коэффициенты к уравнению Антуана

М, г/моль

А, ата В, ата С, ата

Бензол 4,03129 1214,65 221,205 0,8790 78

Толуол 4,07427 1345,09 219,516 0,8669 92

Для определения температур кипения низкокипящего и высококипящего компонентов, то есть крайних точек кривых изобар (изобарных температурных кривых), при заданном рабочем давлении уравнение Антуана надо решить относительно температуры t. Для этого вместо давления насыщенных паров компонента Р в уравнение (1) подставим давление в середине колонны р в физических атмосферах.

. (1'')

Температура кипения бензола

tкипБ 86,1373°C.

Температура кипения толуола

tкипТ = 120,1699°С.

Таким образом, в данной бинарной системе низкокипящим компонентом является бензол, высококипящим – толуол.

В пределах рассчитанных температур компонентов зададимся пятью температурами. Температуры будут меняться со следующим шагом:

6,8065 °С.

При каждой температуре из интервала по уравнению (1') рассчитаем давление насыщенных паров компонентов:

t = 86,1373°C, 1,2000 ата,

0,4716 ата;

t = 92,9438°C, 1,4615 ата,

0,5880 ата;

t = 99,7503°C, 1,7652 ата,

0,7264 ата;

t = 106,5568°C, 2,1154 ата,

0,8895 ата;

t = 113,3633°C, 2,5164 ата,

1,0801 ата;

t = 120,1698°C, 2,9728 ата,

1,3015 ата;

Полученные результаты занесем в таблицу 2.

Для расчета мольных долей бензола и толуола в жидкой и паровой фазах используем закон Рауля:

Заключение

В данной работе графо-аналитическим способом мы провели расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензол-толуол. Определили основные показатели работы колонны и ее основные размеры.

Колонна для разделения данной бинарной смеси имеет высоту 18 м и диаметр 1,8 м. Число теоретических тарелок в данной колонне составило 15, число фактических тарелок – 32.

Температура верха колонны составила 87,2 °С, температура низа - 117,2 °С. Внизу колонны концентрируется высококипящий компонент (толуол), вверху концентрируется низкокипящий компонент (бензол). Из расчета объемных расходов пара и жидкости по высоте колонны сделали вывод, что расход жидкости больше в нижней части колонны, а расход пара – в верхней.

Рассчитали диаметры штуцеров. Определили поверхности конденсатора-холодильника и кипятильника, необходимые для создания противотока, они составили FК-Х = 201,63 м2, = 50,352 м2. Также мы рассчитали расходы воды и водяного пара : ,

Список литературы

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.:Химия, 1971 г.

2. Скобло А.И., Трегубова И.А., Молоканов Ю.К. Процессы и

аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической

промышленности. – М.:Химия, 1982 г.

3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи

по курсу процессов и аппаратов химической технологии. –

Ленинград.:Химия, 1987 г.

Примечания

Расчеты прилагаются (Excel)