Тепловой расчет колонны

Расчет

Для разделения бинарных смесей

Расчет ректификационной установки непрерывного действия

Задача расчета сводится к определению основных размеров колонны (диаметр, высота), характеристик и размеров элементов внутреннего устройства (тарелок, колпачков, насадки), материальных потоков и затрат тепла.

Допущения:

1. Исходная смесь подается в аппарат при температуре кипения;

2. Смесь бинарная А+В;

3. Удельные теплоты парообразования примерно равны r_A = r_B, (если бы r_B > r_A, то расход пара увеличиться, т.к. при конденсации В выделялось бы больше количества тепла, чем для испарения 1 кмоль А);

4. Процесс в колонне адиабатический;

5. Куб колонны и дефлегматор не обладают разделяющими свойствами:

а) пар, подающийся из куба, равен составу кубовой жидкости

б) состав дистиллята равен составу пара, приходящего в дефлегматор

x_F, x_d, x_w – cодержание ЛК в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке соответственно (мольные доли);

х, у – рабочие концентрации, (мол);

G_F, G_d, G_w – производительность колонны по исходной смеси, дистилляту и кубовому остатку соответственно (кмоль/с).

1. Определение равновесных зависимостей

1.1

1.2 справочные данные в форме таблиц

1.3 диаграммы состояния Р–х(у), t–х(у), х–у.

2. Определение материальных потоков

2.1 (1) по потокам

2.2 (2) по ЛК

2.3 верхняя часть колонны

(3)

(4)

Флегмовое число (5)

– уравнение рабочей линии верхней части колонны (6)

, ,

2.4 нижняя часть колонны

(7)

Удельный расход исходной смеси определиться как

–уравнение рабочей линии нижней части колонны (8)

3. Определение геометрических размеров

3.1 диаметр ректификационной колонны определяется из уравнения расхода

w₀ – фиктивная скорость газа, т.е. скорость отнесенная к полному сечению колонны, м/с

3.2 высота ректификационной колонны

Н– общая высота колонны

– высота тарельчатой части

h – расстояние между тарелками, h=0,2…..0,6м

n – число тарелок.

Теоретическая тарелка – это такой контакт (тарелка, высота насадки), после которого в системе достигается равновесие.

Способы определения числа теоретических тарелок самостоятельно. Один из способов мы рассмотрели в разделе «Абсорбция».

Далее рассмотрим от чего зависит число тарелок, а следовательно и высота колонны.

Зависит:

1.

Δуср	Ку, F
Технологических параметров	Конструктивных параметров
Гидродинамическим режимом	Тарелки, насадки

2. - это видно из диаграммы у-х

3.

4. Флегмового числа

Этот пункт рассмотрим более подробно

Если линия смещается вниз,

В этом случае Колонна работает на себя

Расход энергии связан с увеличением количества греющего пара, т.к. при количество жидкости поступающая в колонну будет максимально, т.к. нет отбора дистиллята и вся жидкость (флегма) возвращается в колонну.

Следовательно нужно искать оптимальное флегмовое число, что осуществляется с помощью технико-экономического анализа.

Пр: Q_гр.п., Q_исх., Q_ф

Ух: Q_куб., Q_вт.п., Q_пот.

Разделение компонентов с близкими температурами кипения, относительные летучести которых близки к единице, сопряжено со значительными трудностями. Поэтому применяют ……….

Лекция №13

Экстракция в системе жидкость-жидкость.

Равновесие в системах жидкость–жидкость. Материальный баланс.

Кинетика экстракции.

Промышленные схемы экстракции.

Конструкции и расчет экстракторов.

Жидкостная экстракция – это процесс увеличения одного или нескольких компонентов жидкой смеси другой жидкостью, несмешивающейся или ограничено смешивающейся с первой.

Принципиальная схема процесса

А – извлекаемый компонент;

В – растворитель I;

С – растворительII, экстрагент;

Требования к экстрагенту

1. Селективность;

2. Должен иметь плотность, отличную от плотности первого растворителя В, (ρ_А ≠ ρ_В);

3. Не должен растворяться в растворителе исходного раствора;

4. Не токсичный, низкая коррозионная активность, доступный, дешевый, пожаро-, взрывобезопасный.

В качестве экстрагентов наиболее часто используют:

1. Органические кислоты;

2. Соли органических оснований;

3. Нейтральные растворители (спирт, вода)

Если используют воду, то процесс называется выщелачивание.

Извлечение компонентов из твердых тел жидкостью называется экстрагирование

Экстракция используется:

1. при незначительном содержании извлекаемого компонента в смеси (при ректификации потребовалось бы большее количество тарелок);

2. при близких температурах кипения компонентов смеси;

3. при выделении термически нестойких веществ (процесс экстракции протекает при комнатной температуре)

Достоинства (процесса экстракции): низкие энергетические затраты (можно проводить при комнатной температуре).

Недостатки (экстракции): ввод в систему третьего компонента, что обуславливает его последующее выделение, что приводит к увеличению материальных затрат.

Дата добавления: 2013-12-12