Ректификационая установка непрерывного действия для разделения смеси CCl4 C7H8 (стр. 1 из 6)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет
им И.И. Ползунова»
Кафедра "Химическая техника и инженерная экология"
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
по дисциплине Гидравлика и теплотехника
Ректификационая установка непрерывного действия для разделения смеси CCl4– C7H8
Барнаул 2007
Перечень условных обозначений
а – удельная поверхность, м2/м3;
b – ширина сливной перегородки, м;
c – удельная теплоемкость, Дж/(кг*К);
сD – удельная теплоемкость дистиллята, Дж/(кг*К);
cF – удельная теплоемкость исходной смеси, Дж/(кг*К);
cW – удельная теплоемкость кубового остатка, Дж/(кг*К);
D – коэффициент диффузии, м2/с;
d – диаметр, м;
dэ – эквивалентный диаметр, м;
F – относительный мольный расход исходной смеси;
F – поверхность теплоотдачи, м2;
G –расход паровой фазы, кг/с;
GD –расход дистиллята, кг/с;
GF – расход исходной смеси, кг/с;
GR – расход паров дистиллята, кг/с;
G 
- расход кубового остатка, кг/с;
GV – расход паров дистиллята, кг/с;
GW – расход кубового остатка, кг/с;
GГП – расход греющего пара, кг/с;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
НК – общая высота ректификационной колонны, м;
hO –общая высота единицы переноса, м;
hпер – высота переливной перегородки, м;
К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2*К);
lт - расстояние между переливными устройствами, м;
L – расход жидкой фазы, кг/с;
LS – массовая плотность орошения, кг/(м2*с);
М – мольная масса, кг/кмоль;
- средняя мольная масса паров, кг/кмоль;МD – мольная масса дистиллята, кг/кмоль;
МF – мольная масса исходной смеси, кг/кмоль;
MW – мольная масса кубового остатка, кг/кмоль;
m – коэффициент распределения;
N –число теоретических ступеней разделения;
nO– общее число единиц переноса;
Р – абсолютное давление в колонне, кгс/см2;
q – удельный расход жидкости на 1 м ширины сливной перегородки, м2/с;
QD – расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде, Вт;
QF – расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси, Вт;
QW – расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка, Вт;
QК – расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара, Вт;
QПОТ – тепловые потери колонны в окружающую среду, Вт;
R – флегмовое число;
- флегмовое число в нижней части колонны;r – удельная теплота конденсации, Дж/кг;
rD – удельная теплота конденсации паров в дефлегматоре, Дж/кг;
S – площадь, м2;
T – температура, К;
t – температура, 0С;
tD – температура кипения дистиллята, 0С;
tF – температура кипения исходной смеси, 0С;
tW – температура кипения кубового остатка, 0С;
U – плотность орошения, м3/(м2*с);
V – мольный объем, м3/кмоль;
VВ – объемный расход охлаждающей воды, м3/с;
w – рабочая скорость, м/с;
wЖ – скорость жидкости, м/с;
wП – скорость пара, м/с;
wП – предельная скорость паров, м/с;
х – влагосодержание воздуха, кг/кг;
хD– мольная доля сероуглерода в дистилляте, кмоль/кмоль смеси;
хF –мольная доля сероуглерода в исходной смеси, кмоль/кмоль смеси;
хW – мольная доля сероуглерода в кубовом остатке, кмоль/кмоль смеси;
- массовая доля сероуглерода в дистилляте, кг/кг смеси; 
- массовая доля сероуглерода в исходной смеси, кг/кг смеси; 
- массовая доля сероуглерода в кубовом остатке, кг/кг смеси;хОБ – объемная доля компонента в смеси;
хСР – средний мольный состав жидкости, кмоль/кмоль смеси;
yСР – средний мольный состав пара, кмоль/кмоль смеси;
yF* - мольная доля сероуглерода в паре, равновесном с исходной
смесью, кмоль/кмоль смеси;
β – коэффициент избытка флегмы;
ε – свободный объем, м3/м3;
μ – вязкость, Па*с;
ρ– плотность, кг/м3;
ρПD – плотность паров дистиллята, кг/м3;
ρСМ – плотность физической смеси жидкостей, кг/м3;
σ – поверхностное натяжение, Н/м;
λ – коэффициент трения;
в – температурный коэффициент;
- гидравлическое сопротивление тарелок, Па; 
- гидравлическое сопротивление сухой тарелки, Па; 
- средняя разность температур горячего и холодного носителей.Индексы
д – параметры диоксана;
т – параметры толуола;
в – укрепляющая (верхняя) часть колонны;
н – исчерпывающая (нижняя) часть колонны;
х – жидкая фаза;
y – паровая фаза.
Содержание
Перечень условных обозначений
Введение
1. Технологическая схема ректификационной колонны
2. Технологический расчет аппарата
2.1 Материальный баланс колонны
2.2 Скорость пара и диаметр колонны
2.3 Высота светлого слоя жидкости на тарелке и паросодержание барботажного слоя
2.4 Коэффициенты молекулярной диффузии в жидкой и паровой фазах
2.5 Коэффициенты массопередачи и высота колонны
2.6 Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
2.7 Тепловой расчет установки
2.7.1 Расход теплоты
2.7.1.1 Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе
2.7.1.2 Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара
2.7.1.3 Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси
2.7.1.4 Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята
2.7.1.5 Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка
2.7.2 Расход греющего пара
2.7.3 Расход охлаждающей воды
2.8 Расчет штуцеров
2.8.1 Штуцер для ввода исходной смеси
2.8.2 Штуцер для вывода паров дистиллята
2.8.3 Штуцер для ввода флегмы
2.8.4 Штуцер для вывода кубового остатка
2.8.5 Штуцер для ввода паров кубового остатка
2.9 Выбор конструкционного материала
Заключение
Список использованных источников
Приложение
Введение
Ректификация – это массообменный процесс, разделения бинарных или многокомпонентных паровых, а также жидких смесей на практически чистые компоненты или их смеси, обогащенные легколетучими или тяжелолетучими компонентами; процесс осуществляется в результате контакта неравновесных потоков пара и жидкости.
Разделение осуществляется обычно в колонных аппаратах при многократном или непрерывном контакте фаз. Снизу ректификационной колонны движутся пары, состоящие внизу почти из одного высококипящего компонента, а сверху навстречу парам подают жидкость (флегму), состоящую в основном из низкокипящего компонента. При взаимодействии поднимающихся паров со стекающей жидкостью происходит частичная конденсация этих паров и частичное испарение жидкости (флегмы) за счет теплоты конденсации. При этом из пара конденсируется в основном высококипящий компонент, а из жидкости испаряется высококипящий компонент. Таким образом, стекающая флегма непрерывно обогащается высококипящим компонентом, а поднимающиеся пары обогащаются низкокипящим компонентом. В результате выходящий из колонны пар состоит почти целиком из низкокипящего компонента. Пар конденсируется в теплообменнике, часть этого конденсата в виде флегмы идет на орошение колонны. Другую часть дистиллят отбирают в качестве готового продукта. Жидкость, выходящая из нижней части колонны называют кубовым остатком. Для образования восходящих потоков паров колонну снабжают кипятильником, в котором происходит испарение части кубового остатка.
Ректификация известна с начала девятнадцатого века, как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию всё шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производных органического синтеза, изотопов, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).[1]
1. Технологическая схема ректификационной установки
1- емкость для исходной смеси; 2,9- насосы; 3- теплообменник-подогреватель; 4- кипятильник; 5- ректификационная колона; 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
В установке для непрерывной ректификации колона состоит из двух частей: верхней - укрепляющей и нижней - исчерпывающей части колоны, для того, чтобы поступающая на разделение смесь соприкасалась со встречным потоком пара с большим содержанием высококипящего компонента в исходной смеси. В исчерпывающей части колоны происходит удаление низкокипящего компонента из стекающей вниз жидкости, в верхней части - обогащение низкокипящим компонентом поднимающихся паров. Исходную смесь из промежуточной емкости 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 XF . На питательной тарелке жидкость смешивается с флегмой из укрепляющей части колонны и, стекая вниз, взаимодействует с поднимающимися навстречу паром, более богатым высококипящим компонентом, при этом из жидкости происходит удаление низкокипящего компонента. В нижнюю часть колонны стекает жидкость, состоящая почти целиком из высококипящего компонента, часть её называется кубовым остатком и непрерывно отводится через холодильник кубовой жидкости 10 в емкость для кубовой жидкости 11. Пар поднимается по всей колонне снизу вверх, обогащаясь при этом низкокипящим компонентом. Пар, выходя из колонны, поступает в дефлегматор 6 , где он конденсируется. При этом часть конденсата возвращается в колонну в виде флегмы, другая часть выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную емкость 8. Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят и кубовый остаток.