2 Цели и задачи курсового проекта

Целью курсового проекта является разработка ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси хлороформ – бензол под атмосферным давлением, а также подробный расчёт и чертеж дефлегматора.

Задачи курсового проекта: добиться максимальной производительности установки при оптимальных размерах и энергозатратах, а также добиться высокой степени разделения смеси на компоненты.

3 Технологическая схема

Исходную смесь из промежуточной емкости 1 (рисунок 1) центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси.

1- емкость для исходной смеси; 2, 9 – насосы; 3 – теплообменник-подогреватель; 4 – кипятильник; 5 – ректификационная колонна; 6 – дефлегматор; 7 – холодильник дистиллята; 8 – емкость для сбора дистиллята; 10 – холодильник кубовой жидкости; 11 – емкость для кубовой жидкости

Рисунок 1 - Принципиальная схема ректификационной установки

Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка, 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 того же состава, получаемой в дефлегматоре 6 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения – дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную емкость 8. Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно выводится кубовая жидкость – продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 10 и направляется в емкость 11.

Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом). Такие установки оснащаются необходимыми контрольно – измерительными приборами, позволяющими автоматизировать их работу и проводить процесс с помощью программного управления в оптимальных условиях.

4 Инженерные расчёты

4.1 Технологический расчёт

4.1.1 Материальный баланс

Мольные массы смеси компонентов:

(1)

где – мольная масса смеси в питании, дистилляте и кубовом остатке соответственно, ;

– мольная доля компонента, (мол.);

и – мольные массы компонентов, .

Физические свойства, в том числе мольные массы компонентов взяты из [1] и представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Физические свойства жидкостей [1]

Свойство	Компонент
	Хлороформ	Бензол
Химическая формула	CHCl3	C6H6
Мольная масса , кг/кмоль	119,38	78,11
Температура кипения при 1 атм,	61,3	80,3

Рассчитываем мольные массы легколетучего компонента в питании, дистилляте и в кубовом остатке по уравнению (1):

Выражение содержания легколетучего (низкокипящего) компонента в мольных долях имеет вид:

(2)

Где – мольная доля компонента в питании, дистилляте и кубовом остатке, (масс.).

Найдем мольные доли компонента легколетучего (низкокипящего) в питании, дистилляте и кубовом остатке по уравнению (2):

Уравнения материального баланса:

,	(3)
	(4)

где – расход в питании, дистилляте и кубовом остатке соответственно, кг/с.

Преобразив уравнение материального баланса получим:

(5)

Рассчитаем расход дистиллята по уравнению (5):

и по уравнению материального баланса (3) найдем расход в дистилляте:

Полученные данные для удобства заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Расходы и составы потоков

Поток	Молярная масса, кг/кмоль	Массовый расход, кг/с	Доля легколетучего компонента
			молярная	массовая
Исходная смесь
Кубовый остаток
Дистиллят