ВВЕДЕНИЕ
ректификационная колонна хлороформ бензол
Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс осуществляется путем контакта потоков пара и жидкости, имеющих различную температуру, и проводится обычно в колонных аппаратах. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно НК (низкокипящий компонент), которым обогащаются пары, а из паров конденсируется преимущественно ВК (высококипящий компонент), переходящий в жидкость. Такой двусторонний обмен компонентами, повторяемый многократно, позволяет получить, в конечном счете, пары, представляющие собой почти чистый НК. Эти пары после конденсации в отдельном аппарате дают дистиллят (ректификат) и флегму -- жидкость, возвращаемую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися парами. Пары получают путем частичного испарения снизу колонны остатка, являющегося почти чистым ВК.
Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты) [2].
СХЕМА НЕПРЕРЫВНО ДЕЙСТВУЮЩЕЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ
Рис.1 - Схема ректификационной установки.
1- емкость для исходной смеси; 2 - насос; 3 - подогреватель; 4 - кипятильник; 5 - ректификационная колонна; 6 - дефлегматор; 7 - холодильник дистиллята; 8 - сборник дистиллята; 9 - насос; 10 - холодильник; 11 - сборник кубового остатка.
Исходная смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подается в теплообменник 3, где подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси ХF.
Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром,образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка ХW, то есть, обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью парообогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкости (флегмы), состава ХD, которая получается дефлегматоре 6 путем конденсации пара, выходящего из колонны.
Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7, и направляется в промежуточную емкость 8.
Из кубовой части колонны насосом 9 непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 10 и направляется в емкость 11.
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной смеси на дистиллят с высоким содержанием легколетучего компонента и кубовый остаток, обогащенный труднолетучим компонентом [1].
ЗАДАНИЕ
Спроектировать ректификационную колонну для разделения смеси хлороформ - бензол при следующих исходных данных: производительность - 13200 кг/ч, содержание легколетучего компонента: куб - 9, исход. - 28, дистил. - 92 %, температура исходной смеси - 20 оС, давление в колонне - 1 атм., колонна тарельчатая.
Смесь для ректификации: хлороформ (СНСl3) и бензол (C6H6)
куб. |
исход. |
дистил. |
|
масс % |
|||
9 |
28 |
92 |
Равновесие в системе пар - жидкость при давлении 760 мм.рт. ст.:
Хлороформ - бензол
Xхл. |
Yхл. |
t |
|
Моль % |
0С |
||
0 |
0 |
80.6 |
|
8 |
10 |
79.8 |
|
15 |
20 |
79.0 |
|
22 |
30 |
78.2 |
|
29 |
40 |
77.3 |
|
36 |
50 |
76.4 |
|
44 |
60 |
75.3 |
|
54 |
70 |
74.0 |
|
66 |
80 |
71.9 |
|
79 |
90 |
68.9 |
|
100 |
100 |
61.4 |
1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОСНОВНОГО АППАРАТА