Российский химико-технологический университет имени д. И. Менделеева.

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по процессам и аппаратам на тему:

БИНАРНАЯ РЕКТИФИКАЦИЯ

Проектировал студент группы К-42 ______________________________ Столяров А.В.

« _____ » __________________ 2003 г.

Руководитель проекта __________________________________________ Романенко Л.В.

Проект защищен с оценкой ________________________________ ( __________ баллов)

_________________________

^{подпись
преподавателя}

МОСКВА 2003

Условные обозначения.

 - вязкость

 - плотность

 - поверхностное натяжение

g- ускорение свободного падения

 - коэффициент трения, теплопроводность

 - коэффициент полезного действия

 - коэффициент местного сопротивления

N- мощность, число тарелок

Q- объемный расход, тепловая нагрузка

W- скорость

M- молекулярная масса

K- коэффициент теплопередачи

 - коэффициент теплоотдачи

r- теплота парообразования

T- температура

X- мольная доля низкокипящего компонента

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, 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 (как в нашем случае), клапанные и пластинчатые, а также тарелки без сливных устройств: провальные, дырчатые, решетчатые, трубчатые и др.

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.

Ректификация - наиболее полное разделение смесей жидкостей, целиком или полностью растворимых друг в друге. Процесс заключается в многократном взаимодействии паров с жидкостью- флегмой, полученной при частичной конденсации паров. В колонне снизу движутся пары, а сверху навстречу парам подают жидкость, представляющую собой почти чистый НК. При взаимодействии поднимающихся паров со стекающей жидкостью происходит частичная конденсация и частичное испарение жидкости (флегмы) за счет теплоты конденсации. При этом из пара конденсируются преимущественно ВК, а из флегмы испаряется преимущественно НК. Таким образом, стекающая флегма непрерывно обогащается ВК, а поднимающиеся пары – НК. В результате выходящий из колонны пар состоит почти из НК. Пар конденсируют в дефлегматоре. Часть этого конденсата в виде флегмы идет па орошение колонны, другую часть – дистиллят или ректификат отбирают как готовый продукт. Жидкость, выходящую из нижней части колонны, называют кубовым остатком. Для образования восходящих потоков паров колонну снабжают кипятильником, в котором происходит испарение части кубового остатка. Ректификацию обычно проводят в установках непрерывного действия. Периодическую ректификацию используют в случае часто меняющихся по составу смесей и при небольших производительностях. В данной работе представлен расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси ацетон-толуол мощностью 18 т/час. Разделение ведется в колонне с ситчатыми тарелками общей высотой 13.8 м. Проведен также расчет вспомогательного оборудования: теплообменников, насосов, емкостей, выбраны трубопроводы. Выбраны точки и параметры контроля: уровня жидкости в емкостях, температура исходной смеси и продуктов, расходы. К работе прилагается схема установки и чертеж колонны.

Задание

Рассчитать и спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения бинарной смеси циклогексан -хлорбензол, подающейся в ректификационную колонну в жидком виде при температуре кипения.

Массовый расход исходной смеси	7000	Кг/ч
Начальная температура исходной смеси	20	°С
Массовая доля более летучего компонента в исходной смеси	0,35	Масс. д
Массовая доля более летучего компонента в дистилляте	0,96	Масс. д
Массовая доля более летучего компонента в кубовом остатке	0,03	Масс. д
Тип колонны	тарельчатый
Начальная температура воды для охлаждения теплообменников (Рязань)	20	°С
Конечная температура охлаждающей воды в теплообменниках не выше	30	°С
Конечная температура дистиллята и кубового остатка	30	°С
Давление в колонне	1	ат