Насосом Н1 суміш подається на живильну тарілку в РК, проходячи через теплообмінник - підігрівач П. В подогревателе вихідної суміші, суміш підігрівається до температури кипіння, за рахунок подачі в міжтрубний простір гріючої пари. Надходить в РК при температурі кипіння вихідна суміш, стікає по тарілках в нижню частину колони. На кожному ступені (тарілці), відбувається взаємодія рідини стікає вниз і парів піднімаються вгору по колоні, при цьому з парів конденсується висококиплячий компонент (ВК), а з рідини випаровується низькокиплячі компонент (НК). У результаті такої взаємодії на кожному ступені в кінцевому рахунку з верхньої частини колони виходить практично чистий НК, а з кубової частини колони видаляється ВК. Пари в кубі отримують шляхом випаровування кубової рідини в теплообміннику - кип'ятильнику К. Пари відводяться з верхньої частини колони, направляються в теплообмінник - конденсатор Д. За рахунок подачі охолоджуючої води в трубне простір, пари конденсуються і відводяться з апарата при температурі конденсації. Далі потік конденсату розділяється на дві частини: флегму і дистилят. Під флегмою розуміють частину конденсату, що повертається у верхню частину колони для її зрошення. Дистилят - готовий продукт (цільової), який з початок охолоджують у теплообміннику - холодильнику Х2, а потім подають в накопичувальну ємність Е3. Насосом Н4 дистилят перекачується до споживача. Кубовий залишок (ВК) відводиться з куба і прямує в теплообмінник - холодильник Х1, після чого накопичується в ємності Е2, звідки насосом Н3 перекачується до споживача.
Ректифікаційна установка є складним керованим об'єктом, тому включає в себе велику кількість приладів КВП і автоматики, систему попереджуючим і аварійної сигналізації, а також блокування.
2. Технологічний розрахунок
Завдання: Розрахувати і спроектувати тарілчасту колону ректифікації безперервної дії для розділення бінарної суміші. Вихідна суміш подається при температурі кипіння. Поділ проводиться при атмосферному тиску.
Суміш: Метанол - вода
Продуктивність колони:=5000 кг/год=1,39 кг/c
Зміст легколетучего компонента у вихідній суміші: 30% мас
Зміст легколетучего компонента в дистилляте: 97% мас
Зміст легколетучего компонента в кубовому залишку: 0,5% мас
.1 Матеріальний баланс колони і робоче флегмовое число
) Продуктивність колони по дистилляту Р і кубовому залишку W визначимо з рівнянь матеріального балансу колони:
[1, c.228, ф.6.1]
[1, c.228, ф.6.1]
звідси знаходимо:
1,39? (0,97? 0,3)/(0,97? 0,05)=1,01 кг/с
1,39 - 1,01=0,38 кг/с
) Переводимо масові концентрації в молярний частки:
кмоль/кмоль суміші [1, c.228, ф.6.3]
кмоль/кмоль суміші [1, c.228, ф.6.3]
кмоль/кмоль суміші [1, c.228, ф.6.3]
? молекулярна маса метанолу - легколетучего компонента;
? молекулярна маса води - труднолетучем компонента;
) За даними [2, c.526, табл. XLVII] будуємо рівноважну криву
Дані по парожідкостная рівноваги для системи метанол-вода при нормальному тиску
x, кмоль/кмоль смесіy, кмоль/кмоль смесіT, °C001000,020,13496,40,040,2393,50,060,30491,20,080,36589,30,10,41887,70,150,51784,40,30,665780,40,72975,30,50,77973,10,60,82571,20,70,8769,30,80,91567,50,90,958660,950,979651164,5
) Мінімальна флегмовое число: [1, c.228, ф.6.2]
) Робоче флегмовое число R
де?- Коефіцієнт надлишку флегми (беремо довільно)
1,05? 1,12=1,17
1,35? 1,12=1,51
1,75? 1,12=1,96
2,35? 1,12=2,63
0,95/2,18=0,44
0,95/2,51=0,38
0,95/2,97=0,32
0,95/3,63=0,26
) Для визначення оптимального флегмового числа виробляємо наступне:
Побудуємо діаграми рівноваги x, y. На діаграмах відкладемо значення В, потім побудуємо робочі лінії зміцнювальної і вичерпної частини колони і нанесемо лінії позначають теоретичні тарілки. За кількістю піків, визначимо число теоретичних тарілок N.
Отримані результати зводимо в таблицю:
? 1,051,351,752,35R1,171,511,962,63N151098N (R + 1) 32,6225,126,6229,03
За даними таблиці будуємо графік, і визначаємо оптимальний робочий флегмовое число приймаємо R=1,6
) Середні масові витрати по рідини для верхньої і нижньої частин колони визначають із співвідношень:
[1, c.226, ф.6.4]
[1, c.226, ф.6.5]
Середній молярний склад рідини відповідно верхньої і нижньої частин колони:
0,57 кмоль/кмоль суміші
0,11 кмоль...
