Описание технологической схемы

Исходную смесь из емкости Е1 центробежным насосом Н1 подают в теплообменник — подогреватель исходной смеси П, где она нагревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну КР на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси х₁.

Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении жидкости в кубовом испарителе К. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка х_о, т. е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легко летучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают, в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава х₂, получаемой в дефлегматоре Д путем конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения — дистиллята, который охлаждается в теплообменнике — холодильнике дистиллята Х2 и направляется в емкость Е3.

Из кубовой части колонны насосом непрерывно выводится кубовая жидкость — продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике — холодильнике кубового остатка Х1 и направляется в емкость Е2.

Таким образом , в ректификационной колонне осуществляется непрерывный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом).

Выбор конструкционного материала.

Материал для изготовления колонн и теплообменной аппаратуры выбирается в соответствии с условиями их эксплуатации (прочность, механическая обработка, свариваемость). Главным же требованием является их коррозийная стойкость. Последняя оценивается в зависимости от скорости коррозии.

Предпочтительны материалы, скорость коррозии которых не превышает 0,1-0,5 мм/год, а по возможности — более стойкие (скорость коррозии 0,01-0,05 мм/год).

Сталь марки ОХ17Т обладает повышенной сопротивляемостью межкристаллической коррозии и устойчива как к четыреххлористому углероду, так и к бензолу. Для трубопроводов выберем марку Х17.

Стали удовлетворительно обрабатываются резанием и обладают удовлетворительной свариваемостью.

Сталь ОХ17Т (ГОСТ 5632-61)

ll=25,1 Вт/м·К rr=7700 кг/м³

Сталь Х17 (ГОСТ 5632-61) [6, стр. 281, 282]

ll=25,1 Вт/м·К rr=7750 кг/м³

Расчет контактных устройств

Равновесные данные:

Смесь: Бензол - Толуол (Давление – P_атм=1 атм)

Таблица №1.

х	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
y	0	10.838	20.57	37.23	50.84	62.06	71.34	79.16	85.71	91.25	95.97	100
T	110.6	108.4	106.2	102.2	98.61	95.3	92.25	89.44	86.84	84.43	82.19	80.1

[1, с. 406]

1) По равновесным данным строятся диаграммы (T,x,y) и (x,y) для смеси бензол-толуол.

Т ºє Толуол

Б ºє Бензол

Молярная масса толуола - М_т = 92,13 кг/кмоль

Молярная масса бензола - М_б = 78,11 кг/кмоль

[3, с. 541, табл. XLIV]

2) Определение мольных потоков.

Пересчитываем известные концентрации а₀,а₁ и а₂ в x₀, x₁ и x₂:

-Х₁- мольный поток исходной смеси,

-Х₂- мольный поток дистиллята,

-Х₃- мольный поток кубового продукта.

1.2 ) Определим молярные массы начальных и конечных потоков:

3. _{) Определение мольных потоков исходной смеси и продуктов разделения:}

3. ) Определение потока паровой фазы:

3)Расчет минимального флегмового числа:

Уравнение рабочей линии верха колонны .

, где R – флегмовое число

определяем по диаграмме (x,y) по x₁:

»» 0,215 моль/моль

4) Расчет рабочего флегмового числа:

R=ss×ЧR_min=1,65×Ч1,351=2,23

5) Расчет отрезка «b» для построения рабочей линии укрепляющей части колонны:

При х=0, y=b .

6) Построение рабочей линии на диаграмме (x,y) и определение числа теоретических тарелок:

n^у_т=8 n^о_т=6,2

Для расчета числа реальных тарелок необходимо найти их КПД.

7) Расчет КПД тарелок:

Расчет ведется для питающей тарелки

х₁=0,192 моль/моль

Поскольку смесь подается при температуре кипения, t₁ определяется по диаграмме Т(х,у) по х₁.

t_1»»78,75°C

При этой температуре определяется давление насыщенных паров компонентов:

Р_ч»»115 кПа

Р_б»»81 кПа [3, с. 565, рис. XIV]

Необходимо рассчитать коэффициент относительной летучести:

Вязкость жидкой смеси:

mm_А и mm_В определяются при t₁ = 78,95°С:

mm_ч »» 0,478 сп

mm_б »» 0,320 сп [3, с. 516—517, табл. IX]

aa×Чmm_см=1,42*0,346=0,491

Средний КПД тарелок по диаграмме:

hh »» 0,575 [3, с. 323, рис. 7.4]

8) Расчет числа реальных тарелок:

N_общ=94+30=124