Всё оборудование должно быть изготовлено из нержавеющей стали х18н10т

ВВЕДЕНИЕ

Ректификация – тепло-массообменный процесс разделения бинарных смесей, который сводится к одновременно протекающим и многократно повторяющимся процессам частичного испарения и конденсации разделяемой смеси на поверхности контакта фаз.

Такой процесс можно, в принципе осуществить в многоступенчатой установке, каждая ступень которой представляет собой аппарат простой перегонки. Однако, такая организация процесса ректификации неудобна из-за громоздкости и неэкономичности, поэтому на практике ректификацию проводят в компактных аппаратах – колоннах (см. Рис. 1).

Обычно для ректификации используются тарельчатые, насадочные – как в нашем случае – а также пленочные колонны. Этот процесс осуществляется при атмосферном и повышенном давлениях, а также под вакуумом. При повышенных давлениях проводят ректификацию сжиженных газов, например для разделения воздуха. Под вакуумом проводят ректификацию термолабильных и близкокипящих смесей

Рис. 1.Схема ректификационной колонны.

Для проведения ректификации используются тарелки со сливными устройствами: колпачковые, ситчатые, клапанные и пластинчатые, а также тарелки без сливных устройств: провальные, дырчатые, решетчатые, трубчатые и др.

Насадка представляет собой совокупность твердых тел с развитой поверхностью, и для ректификации используются реже, чем тарелки. В основном используется насадка из колец Рашига, показанная на Рис. 2. Среди форм фасонной насадки следует указать кольца Палля, кольца с крестообразными перегородками, витые из проволоки насадки и др.

Рис 2.Насадка из колец Рашига.

Для равномерного распределения флегмы, подаваемой на насадку используются распределительные тарелки (ТСН-III), а для перераспределения жидкости после каждого слоя насадки – перераспределительные тарелки (ТСН-II). Каждый слой насадки высотой 2–3 метра насыпан на поддерживающую решетку.

Помимо самой колонны ректификационная установка состоит из кипятильника, дефлегматора, холодильников дистиллята и кубового остатка и, при необходимости, подогревателя исходной смеси, а также из трубопроводов, насосов, емкостей и конденсатоотводчиков.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

• F– расход исходной смеси (кг/ч, кг/с, кмоль/ч, кмоль/с), поверхность теплообмена (м²)

• P– расход дистиллята (кг/ч, кг/с, кмоль/ч, кмоль/с)

• W– расход кубового остатка (кг/ч, кг/с, кмоль/ч, кмоль/с)

• x– концентрация более летучего компонента в жидкости (мольн., масс. % и доли)

• у – концентрация более летучего компонента в паре (мольн., масс. % и доли)

• x_f–концентрация более летучего компонента в исходной смеси (мольн., масс. % и доли)

• x_p–концентрация более летучего компонента в дистилляте (мольн., масс. % и доли)

• x_w–концентрация более летучего компонента в кубовом остатке(мольн., масс. % и доли)

• R– флегмовое число ректификации

• –плотность (кг/м³)

•  –динамическая вязкость (Па*с, Пз)

• –удельная теплопроводность (Вт/(м*К))

• r–удельная теплота парообразования (Дж/кг)

• t–температура (^оС)

• T–термодинамическая температура (К)

• с –удельная теплоемкость (Дж/(кг*К))

• Н –удельная энтальпия (Дж/кг)

• – поверхностное натяжение жидкости (Дж/м², дн/см)

• D–коэффициент диффузии (м²/с)

• h, Н_нас–высота насадки (м)

• h_у–высота укрепляющей части колонны (м)

• h_и–высота исчерпывающей части колонны (м)

• D,D_кол–диаметр колонны (м, мм)

• Q– тепловая нагрузка (Дж); объемный расход (м³/с)

• Q_к– тепловая нагрузка кипятильника (Дж)

• Q_д–тепловая нагрузка дефлегматора (Дж)

• G– массовый расход (кг/с)

• М –молярная масса (кг/кмоль)

• g– ускорение свободного падения (g= 9,81 м/с²)

• △P_тр–гидравлическое сопротивление колонны (Па, бар)

• – коэффициент прочности сварных швов

• [] –допускаемое напряжение (Па)

• ^*– нормативное допускаемое напряжение (Па)

• с–прибавка к расчетной толщине стенки (мм)

• П –скорость коррозии (мм/год)

• блк– более летучий компонент смеси

• Все нижние индексы f, p, и w относятся к свойствам исходной смеси, дистиллята и кубового остатка, соответственно.

• Все нижние индексы 1 и 2 в тепловых расчетах относятся к свойствам более горячего и более холодного теплоносителей, соответственно.

• Все нижние индексы м и б относятся к свойствам изопропанола и ацетона, соответственно.