2 Технологическая схема ректификации бинарной смеси.

2.1 Технологическая схема ректификации бинарной смеси.

Исходная смесь толуол - циклогексан в количестве 2,757 кг/с из емкости № 1, насосом №1 подается в подогреватель исходной смеси, где нагревается от 25 ⁰С до температуры кипения смеси в точке питания. В качестве горячего теплоносителя используют греющий пар с давлением 0,2МПа и температурой 120 ⁰С. Смесь нагретая до температуры кипения подается на тарелку питания в колонне, где происходит разделение компонентов. Снизу вверх по колонне движутся пары. Создается восходящий поток пара. Пар, взаимодействуя с жидкостью, обогащается низкокипящим компонентом. Более летучий компонент накапливается в дистилляте, а менее летучий остается в кубовом остатке. Средняя температура укрепляющей части колонны 96 ⁰С, исчерпывающей части – 110 ⁰С. Пары дистиллята состава х_р (х_р=0,945 мольн.%) конденсируются в дефлегматоре при температуре 82 ⁰С. Охлаждающим агентом является оборотная вода, которая нагревается от 20 ⁰С до 30 ⁰С. После нагрева вода подается на градирни, где вновь охлаждается до 20 ⁰С. В дефлегматоре происходит полная конденсация паров. Часть конденсата возвращается в колонну в виде флегмы 4,3 кг/с, которая самотеком поступает на верхнюю тарелку разделения.. Остальной конденсат в виде ректификата (верхний продукт) 1,822 кг/с поступает в холодильник дистиллята, где он охлаждается от 55 ⁰С до 40 ⁰С оборотной водой, которая нагревается от 20 ⁰С до 30 ⁰С. Затем, как в случае дефлегматора, она поступает на градирни. Из холодильника дистиллята жидкость поступает в емкость №2, откуда насосом №2 перекачивается в цистерну для сбора четыреххлористого углерода. Жидкость стекает по колонне, взаимодействуя с парами. Часть ее попадает в кипятильник, а другая часть кубовый остаток (нижний продукт) поступает в холодильник кубового остатка. В кипятильнике жидкость кипит при температуре t_w=110 ⁰С. Она нагревается греющим паром с давлением 3 кгс/см² и температурой 133 ⁰С. Здесь же жидкость испаряется с образованием паров 6,98 кг/c, которые возвращаются в колонну. Нижний продукт состава х_w (0,0055 мольн%) и массовым расходом 2,955 кг/c поступает в холодильник кубового остатка, где он охлаждается от 110 ⁰С до 40 ⁰С оборотной водой, которая нагревается с 20 ⁰С до 30 ⁰С. Вода после нагрева подается на градирни. Затем конечный продукт поступает в емкость №3, откуда продукт насосом №3 подается в цистерну.

3. Выбор конструкционных материалов.

Материал основных деталей колонных аппаратов для агрессивных сред: корпус из стали 20К (ГОСТ 5520-69), внутренние устройства из стали 08Х13 (ГОСТ 7350-66 ), опоры колонных аппаратов из стали 16ГС (ГОСТ 5085-5), теплообменники выполнены из стали Вст5. [9. c. 3 ]

4. Основные физико-химические свойства перерабатываемых веществ и получаемых продуктов.

Равновесные данные смеси циклогексан - толуол.[4.]

(зависимость состава смеси от температуры)

моль.% масс.%

T	X	Y	x	y
110,63	0	0	0	0
110	1	2,7	1,095	2,954
107,7	5	12,4	5,458	13,44
105	10	23	10,864	24,679
100,3	20	39,8	21,521	42,036
96,39	30	52,5	31,978	54,799
93,13	40	62,4	42,239	64,544
90,37	50	70,5	52,311	72,387
87,98	60	77,4	62,198	78,977
85,89	70	83,5	71,906	84,735
84,01	80	89,1	81,439	89,967
82,31	90	94,5	90,802	94,961
81,51	95	97,2	95,421	97,441
80,89	99	99,4	99,088	99,453
80,74	100	100	100	100

Таблица 1 Зависимость физико-химических свойств от температуры

Параметры	Температура 0С
	0	20	40	60	80
	1	2	3	4	5
	толуол
Плотность кг/м3		790,5	767,4	744,6	732,6
Вязкость жидкости мПа*с		0,325	0,271	0,228	0,197
Теплоемкость Дж/кг*К		2178	2233	2301	2383
Теплопроводность, Вт/м*К		0,162	0,154	0,147	0,139
Поверхностное натяжение, *103, Н/м		23,69	22,18	18,69	16,23
Удельная теплота парообразования КДж/кг		536,6	518,9	497	473,3
Параметры	Температура 0С
	0	20	40	60	80
	1	2	3	4	5
	циклогексан
Плотность кг/м3		998,2	992,2	983,2	971,8
Вязкость мПа*с		1,0026	0,6532	0,4748	0,3653
Теплоемкость Дж/кг*К		4181,7	4178,6	4184,4	4196,5
Теплопроводность, Вт/м*К		0,5983	0,6273	0,6511	0,6689
Поверхностное Натяжениие, *103, Н/м		72,75	69,6	66,24	62,67
Удельная теплота парообразования КДж/кг		365,8	354,5	342,4	329,9

Данные в таблице из приложений в [7], из [1] для толуола, из [5] для циклогексана, [8] вязкость паров.

Чтобы определить физико-химические свойства веществ при температуре не указанной в таблице, можно воспользоваться интерполяционным методом.

Пример: определить плотность толуола при t=35 ⁰С.

Необходимо найти интервал температур, данных в таблице, который попадает заданная нам величина (20-40 ⁰С). Затем нужно найти разность плотностей при этих двух температурах (790,5-767,4=23,1) и разность температур (40-20=20). Далее составляют пропорцию:

20 23,1 отсюда х=

5 х (5 - это величина от меньшего конца интервала до искомого значения температуры).

Так как по таблице плотность с увеличением температуры падает, то прибавляем х к значению при 40⁰С (767,4+5,775=773,175). Отсюда искомое значение плотности при t=35 ⁰С равно 773,175 кг/ м³.