Fenomene de Transfer - Rectificare Tetraclorură de Carbon și Toluen

Domeniu: Chimie Generală

Conține 9 fișiere: docx, pdf, png

Pagini : 106 în total

Cuvinte : 12808

Mărime: 12.24MB (arhivat)

Publicat de: Catalin M.

Puncte necesare: 10

Descarcă acum

Cuprins Extras Bibliografie Preview

Cuprins

Tema de proiectare 4
1.Procesul tehnologic adoptat 4
1.1. Alegerea tehnologiei de separare 4
1.2. Schema bloc și modul de operare 7
1.3. Utilaje ce urmează a fi proiectate 7
1.4. Schema tehnologică a instalației de rectificare 8
2. Dimensionarea tehnologică a utilajelor 9
2.1. Dimensionarea coloanei de rectificare 9
2.1.1. Alegerea tipului de coloană 9
2.1.2. Date de echilibru lichid-vapori 13
2.1.3. Bilanțuri de materiale în rectificare 15
2.1.4.Determinarea numărului de talere teoretice 17
2.1.5.Calculul înălțimii coloanei 23
2.1.6.Calculul diametrului coloanei 24
2.1.7.Calculul elementelor interioare ale coloanei 28
2.1.8.Bilanț termic 42
2.1.9.Dimensionarea racordurilor 45
2.1.10.Calculul izolației termice 50
2.2. Dimensionarea fierbătorului din blazul coloanei 55
2.2.1. Alegerea tipului de fierbător 55
2.2.2. Calculul suprafeţei de transfer termic 55
2.2.3. Calculul diametrului fierbătorului 59
2.2.4. Calculul înălţimii schimbătorului 61
2.2.5. Dimensiunea racordurilor 61
2.3. Dimensionarea condensatorului de la vârful coloanei 63
2.3.1. Alegerea tipului de condensator 63
2.3.2. Bilanţ termic 63
2.3.3. Calculul suprafeţei de transfer termic 64
2.3.4. Calculul înălţimii şi diametrului condensatorului 70
2.3.5. Dimensionarea racordurilor 71
2.4. Dimensionarea recuperatorului de căldură 72
2.4.1. Alegerea tipului de schimbător de căldură 72
2.4.2. Bilanţ termic 72
2.4.3. Calculul diametrului şi lungimii recuperatorului 75
2.4.4. Dimensionarea racordurilor 78
2.5. Dimensionarea preîncălzitorului pentru amestecul de alimentare 79
2.5.1. Alegerea tipului de schimbător de căldură 79
2.5.2. Bilanţ termic 79
2.5.3. Calculul diametrului şi înălţimii preîncălzitorului 81
2.5.4. Dimensionarea racordurilor 83
2.6. Dimensionarea răcitorului pentru distilat 84
2.6.1. Alegerea tipului de schimbător de căldură 84
2.6.2. Bilanţ termic 84
2.6.3. Calculul suprafeţei de transfer termic 85
2.6.4. Dimensionarea racordurilor 89
2.7. Dimensionarea rezervoarelor 90
2.8. Dimensionarea pompei pentru transportul amestecului de alimentare 93
2.8.1. Alegerea tipului de pompă 93
2.8.2. Puterea de acţionare; puterea instalată 94
3. Amplasarea, montajul şi exploatarea instalaţiei 99
BIBLIOGRAFIE 100

Extras din proiect

Tema de proiectare

Se elaborează proiectul de inginerie tehnologică pentru o instalație de separare a unui amestec lichid omogen prin rectificare continuă. Se dau următoarele date necesare pentru proiectare:

- materia primă: amestec binar de tetraclorură de carbon și toluen;

- debitul amestecului de alimentare: 2500 kg/h;

- concentrația amestecului de alimentare: 25% moli component ușor volatil;

- concentraţia distilatului: 96,2 % moli component uşor volatil;

- concentrația reziduului: 2,0% moli component ușor volatil;

- temperatura amestecului de alimentare în rezervor: 15° C;

- agent de încălzire: abur saturat uscat cu presiunea de 6 ata.

Instalația de rectificare continuă este amplasată într-o secție a unei întreprinderi de profil și este racordată la rețelele de utilități existente în întreprindere.

Instalația poate fi automatizată complet și funcționează în regim continuu 330 zile anual în trei schimburi a 8 ore.

1.Procesul tehnologic adoptat

1.1. Alegerea tehnologiei de separare

Rectificarea continuă a amestecurilor binare

Rectificarea continuă este o succesiune de vaporizări și condensări rezultate din schimbul de căldură și de masă între faza de vapori și refluxul lichid, care circulă în contracurent prin coloana de rectificare. Rectificarea continuă este o operație în regim staționar; amestecul care trebuie separat în componenții săi intră în coloana de rectificare cu debit constant și temperatură constantă, iar cele două fracțiuni care rezultă din coloană au de asemenea debite și temperaturi constante. Prin contactarea în contracurent a celor două faze se asigură îmbogățirea lor astfel: în componenți ușor volatili – faza vapori și în componenți greu volatili – faza lichidă.

Un amestec binar poate fi separat în componenții săi într-o singură coloană de rectificare. Coloana poate fi cu talere sau cu umplutură. Dacă operația se desfășoară într-o coloană cu talere, dimensionarea tehnologică a a cesteia constă în determinarea numărului de trepte de contact (talere) necesare realizării unei separări impuse. În cazul contactării diferențiale este necesar să se determine suprafața de transfer necesară pentru a se asigura o puritate impusă celor doi componenți.

Coloane cu talere

Coloana propriu-zisă este alcătuită dintr-o structură cilindrică în care sunt montate la distanțe convenabile, echipamente de contactare numite talere. Prin construcția lor, acestea permit realizarea proceselor de transfer de masă și căldură specifice operației. Coloanele de rectificare cu talere asigură separarea impusă printr-o contactare în trepte a fazelor vapori și lichid pe talerele coloanei. Amestecul de separat este adus pe un taler, poziționat în funcție de compoziția amestecului, numit taler de alimentare. Acest taler împarte coloana în două zone: de concentrare – situată deasupra talerului de alimentare și de epuizare sau de stripare – situată sub acesta. Instalația mai este prevazută cun un fierbător situat la partea inferioară și un condensator, la partea superioară. Vaporii produși în fierbător circulă ascendent, iar lichidul curge descendent, parcurgând transversal fiecare taler. În timpul contactării are loc un schimb de căldură și de masă între vapori și lichid, în urma căruia componentul volatil se separă preponderent în faza vapori, iar componentul greu volatil trece cu precădere în faza lichidă. Vaporii care părăsesc coloana, bogați în component ușor volatil, trec în condensator, o parte din lichidul rezultat fiind returnată la vârful coloanei ca reflux. Restul de lichid constituie distilatul sau produsul de vârf al coloanei. Lichidul care părăsește ultimul taler al colanei, bogat în componentul greu volatil, este parțial vaporizat în fierbător, vaporii reintroducându-se în coloană, iar restul lichidului fiind evacuat ca reziduu. Instalația mai poate fi prevăzută cu preîncălzitor pentru amestecul de alimentare și răcitoare pentru distilat și reziduu.