1. Загальні положення
Ректифікацією називається тепломасообмінних процесів поділу гомогенних сумішей на складові, компоненти шляхом взаємодії пари і рідини, які не перебувають в термодинамічній рівновазі. При цьому одна група речовин, що складають суміш, переходить переважно в пар (легколетучие, або низкокипящие компоненти - НКК), а інша частина - в рідину, або кубовий залишок (висококиплячі компоненти - ЛКК).
Таким чином, в процесі ректифікації відбувається перенесення речовин з фази у фазу, що дозволяє відносити цей процес до групи масообмінних. Створення протиточних парового і рідинного потоків, що контактують між собою, здійснюється в ректифікаційних колонах.
Вихідна суміш F зі своєї ємності I насосом 2 подається через теплообмінник 3, де вона нагрівається до температури кипіння, на живильну тарілку ректифікаційної колони 4 і стікає в нижню частину колони, звану кубом.
З куба частина рідини відводиться через дільник 12 у вигляді кубового залишку на холодильник 11, а інша - надходить в нагрівач колони 9, де доводиться до температури кипіння. Утворилися в кип'ятильник пари повертаються в кубову частина колони і рухаються назустріч рідинного потоку вгору по колоні.
З верхньої сепарационной частині колони пари G надходять в дефлегматор 5, де частково або повністю конденсуються. Утворилася рідина з температурою кипіння в дільнику флегми 6 ділиться на дистилят Р, який надходить в конденсатор-холодильник 7 з метою зниження температури готового продукту до необхідної температури, і флегму Ф, що подається на зрошення колони на верхню тарілку і стікаючу вниз назустріч паровому потоку.
Місце введення вихідної суміші в колону ректифікації (живить тарілка) ділить колону на дві частини: верхню зміцнюючу частина А і нижню вичерпну частина колони В.
Вихідна суміш F, як і флегма Ф, подається в колону у вигляді рідини при температурі кипіння.
У схемі ректифікаційної колони включається додаткове обладнання, призначене для зберігання вихідної суміші I і дистиляту 8, а також насос 2 для перекачування вихідної рідкої суміші.
Ректифікаційна колона є циліндричний апарат, усередині якого змонтовані контактні пристрої тієї або іншої конструкції. Залежно від типу контактних пристроїв ректифікаційні колони діляться на плівкові, насадкові і тарілчасті.
Тарілчасті ректифікаційні колони найбільш широко застосовуються в заводській практиці, тому вони мають високу роздільну здатність, стійко працюють при значних коливаннях навантажень по рідини і пару, допускають створення апаратів великого діаметра (10 - 15 м).
Розрахунки ректифікаційних колон для розділення багатокомпонентних і бінарних сумішей базуються на загальних Фізико-хімічних закономірностях. Але в основі будь-якого методу розрахунку лежить ряд вихідних припущень, які значною мірою спрощують розрахункову процедуру.
У пропонованій методиці розрахунку ректифікаційної колони використані наступні допущення.
. Молярні потоки рідини і пари на ділянці колони між вводами і висновками продукту залишаються постійними.
. Склад рідини, що стікає в куб, дорівнює складу пари, що піднімається з куба.
. Склад пари, що надходить з колони в дефлегматор, дорівнює складу рідини, що стікає з дефлегматора в колону.
У даній методичній розробці пропонується використовувати графоаналітичний метод кінетичного розрахунку тарельчатого ректифікаційного апарату для розділення бінарної суміші.
2. Методика і розрахунок повної ректифікаційної колони з сітчастими тарілками
.1 Вихідні дані
Розрахувати тарілчасту колону ректифікації безперервної дії для розділення бінарної суміші бензол - толуол продуктивністю по вихідній суміші=10 тис. кг/год.
Зміст НКК:
у вихідній суміші x F=75%
в дистилляте x P=95% (мас.);
в кубовому залишку x W=1,5% (мас.).
Тиск у паровому просторі дефлегматора 0,0998 Мпа.
2.2 Рівновага в системах пар-рідина
Парціальний тиск пари кожного компонента для ідеальних рідких сумішей залежить від температури і пропорційно мольной частки даного компонента в рідині (закон Рауля):
р НКК=Р НКК * х (1)
р ВКК=Р ЛКК * (1 - х) (2)
де р НКК і р ЛКК - парціаль...
