КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по процессам и аппаратам химической технологии:
“Расчет насадочной ректификационной колонны
непрерывного действия”
Выполнил: студентка группы Н–45
Жуковой Е. В.
Проверил: Дмитриев Е.В.
Москва 2014
Условие к заданию
Рассчитать ректификационную колонну непрерывного действия для разделения бинарной смеси ацетон – дихлорэтан. Дается производительность колонны по исходной смеси F = 6000 кг/час.
Содержание легколетучего компонента (% массовые)
· в исходной смеси – 30 %
· в дистилляте – 96 %
· в кубовом остатке – 0,5%
Давление в паровом пространстве дефлегматора Р = 760 мм. Рт. ст. Ректификационная колонна насадочная (кольца Рашига) 25×25×3.
Справочные данные состава жидкости (х) и пара (y) по наиболее высококипящему компоненту (ацетону) представлены в таблице № 1
Табл. № 1
| X | |||||||||||||
| Y | 63,9 | 76,3 | 82,7 | 84,5 | 85,7 | 86,7 | 87,7 | 88,7 | 89,8 | 92,7 | 96,2 | ||
| t,°C | 69,1 | 64,3 | 62,4 | 61,2 | 60,2 | 59,3 | 58,4 | 57,6 | 56,8 | 56,5 | 56,1 |
Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число
1.1 Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому остатку W определим из уравнений материального баланса колонны:
F-расход исходной смеси, кг/с F= 
=1,667 (кг/с)
=30%
=96% (в массовых долях)
=0,3%
где:
W- расход кубового остатка, кг/с;
P- расход дистиллята, кг/с;
XF -концентрация легколетучего компонента в исходной смеси (XF=0,3)
XW -концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке (XW=0,03)
XP -концентрация легколетучего компонента в дистилляте (XP=0,95)
отсюда:
1.2 Для дальнейших расчетов выразим концентрации питания, дистиллята и кубового остатка в мольных долях, а также найдем относительный мольный расход питания.
Молекулярная масса ацетона (ац) Mац= 58.08 кг/кмоль;
Молекулярная масса дихлорэтана (дхэ) Мдхэ= 98.96 кг/кмоль;
Исходная смесь:
Дистиллят:
Кубовый остаток:
Расчет мольных потоков:
Р=Р/(Mац* хр+ Мдхэ* (1- хр )) = 1853,4/(58,08*0,976+(1-0,976)) = 31,39 кмоль дист./ч
F=F/(Mац* хF+ Мдхэ* (1- хF )) = 6000/(58,08*0,424+(1-0,424)) = 73,76 кмоль исх.см./ч
W=W/(Mац* хF+ Мдхэ* (1- хF))= 4146,6/(58,08*0,008+(1-0,008)) = 42,05 кмоль куб./ч
Стандартное построение рабочей линии:
Найдем минимальное флегмовое число Rmin из уравнения:
Из графика “Зависимость температуры кипения системы от состава жидкости и пара” (график № 1) определим равновесное состояние пара:
Из графика t = f(x,y) => 
1.3 Задавшись различными коэффициентами избытка флегмы b, определим соответствующие флегмовые числа.
Графическим построением ступеней изменения концентраций между равновесной и рабочими линиями находим N.
| R | 1,3 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,9 | 2,1 | 2,2 | |
| N | ||||||||
| N(R+1) | 52,9 | 41,6 | 45,9 | 46,4 | 40,3 |
Для графического определения рабочего (оптимального) флегмового числа построим график зависимости N(R+1) от R, где N – число ступеней изменения концентраций или теоретических тарелок.
Из графика № 2 «Построение рабочей линии» находим:
· оптимальное флегмовое число Rраб = 1,6
· коэффициент избытка флегмы β = 1,29
Оптимальное флегмовое число в дальнейшем будем использовать для нахождения уравнения рабочих линий укрепляющей и исчерпывающей части ректификационной колонны.
Средние нагрузки по жидкости и пару отдельно для верхней и нижней части колонны.
Определим массовые расходы жидкости для верхней и нижней части колонны из соотношений:
где:
MP и MF – мольные массы дистиллята и исходной смеси;
MВ и MН – средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны;
Мольные массы:
Дистиллята: Mp=58,08 
Исходной смеси: MF=81,63
Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны:
где:
Мац и Мдхэ- мольные массы ацетона и дихлорэтана соответственно
Хср.в и Хср.н –средний мольный состав жидкости в верхней и нижней частях колонны.
Средние массовые потоки пара в верхней Gв и нижней Gн частях колонны:
где:
М’в и М’н средние мольные массы паров в верхней и нижней частях колонны.
где:
