 |
2 Цели и задачи курсового проекта
|
|
|
|
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 | 
| 
| 
| 
|
|
|
|
