Proiectarea unei Coloane de Rectificare

Sa se elaboreze proiectul de inginerie tehnologica pentru o instalatie de separare a unui amestec lichid omogen format din benzene si toluene prin rectificare continua.Se dau urmatoarele date necesare pentru proiectare:

-debitul amestecului de alimenare : F=3900 kg/h;

-concentratia amestecului de alimentare: C =25,8 % procente masice;

-concentratia distilatului: C =97,2 %

-concentratia reziduului: C = 2,8 %;

-temperatura amestecului de alimentare: t=15ºC;

-presiunea agentului de incalzire-abur : p=6 ata;

-presiunea la varful coloanei : P=760 Torr;

Instalatia de rectificare este amplasata intr-o sectie a unei intreprinderi de profil si este racordata la retelele de utilitati existente in intreprindere.

Instalatia poate fi automatizata complet si functioneaza in regim continuu 330 de zile,annual in 3 schimburi a cate 8 ore.

Instalatia de rectificare va fi echipata cu cele necesare pentru prevenirea incendiilor si se vor lua toate masurile necesare pentru protectia muncii.

1.3 Utilaje ce urmeaza a fi proiectate

Se vor calcula :

-inaltimea si diametrul coloanei de rectificare;

-fierbatorul coloanei de rectificare;

-condensatorul pentru vaporii de component usor volatile;

-racitorul;

-recuperatorul de caldura;

-preincalzitorul pentru amestecul de alimentare;

-rezervoarele;

-puterea pompelor.

2.Procese tehnologice de fabricare;procesul tehnologic adoptat

2.1. Variante de realizare a tehnologiei

A. Distilarea simpla sau diferentiala

Distilarea simpla sau diferentiala este o operatie discontinua,care se executa fierband o cantitate de amestec initial si eliminand vaporii din fierbator pe masura ce ei se formeaza;vaporii rezultati sunt condensati intr-un condensator.Condensatorul reprezinta distilatul sau fractiunea usoara,cu continut mai mare din componentul sau componentii mai volatili;reziduul,sau fractiunea grea,care ramane in fierbator,cand se intrerupe distilarea,este mai concentrata in componentul sau componentii grei ai amestecului initial.

In distilarile obisnuite,conditiile distilarii simple nu sunt indeplinite in mod riguros, din cauza ca totdeauna exista o condensare partiala a vaporilor in partile superioare mai reci ale fierbatorului.

O alta varianta a distilarii simple este distilarea fractionata, in care portiuni de distilat sunt culese separat,primele portiuni-fruntile de distilare-sunt mai bogate in componenti mai volatili decat ultimile portiuni –cozile de distilare.

B. Rectificarea continua a amestecurilor binare

Rectificarea continua este o succesiune de distilari si condensari rezultate din schimbul de caldura si de masa intre vapori si refluxul lichid,care circula in contracurent prin coloana de rectificare.Rectificarea continua este o operatie in regim stationar; amestecul care trebuie separate in componentii sai prin rectificare intra cu debit constant si cu temperature constanta in coloana de rectificare;cele doua fractiuni rezultate ies din coloana de asemenea cu debite si temperaturi constante;in orice punct al coloanei de rectificare,debitele ,concentratiile,temperatura si presiunea raman constante dup ace coloana a intrat in regimul normal de fractionare.

O coloana de rectificare este astfel construita, incat sa realizeze un contact cat mai bun intre cele doua faze;vaporii si refluxul (lichidul),pentru ca schimbul de caldura si de masa intre cele doua faze sa apropie fazele cat mai mult de starea de echilibru termodinamic.

Rectificarea amestecurilor binare in coloane cu talere

Elementele principale ale coloanelor de rectificare cu talere sunt :fiebatorul(blazul),coloana de rectificare propriu-zisa cu talere,condensatorul si racitorul de distilat.

Amestecul care trebuie rectificat este introdus pe un anumit taler al coloanei,curge din taler in taler pierzand treptat componentul mai volatile si ajunge in fierbator, unde este partial vaporizat(prin fierbere), iar restul este evacuate ca fractiune grea (reziduu);vaporii rezultati din fierbator servesc pentru vaporizarea componentului (sau componentilor) mai volatili din lichidul(refluxul) care curge in contracurent.In trecerea lor prin coloana, compozitia vaporilor variaza de la compozitia corespunzatoare fractiunii grele (la baza coloanei), pana la compozitia fractiunii usoare(la varful coloanei).Vaporii sunt condensati total(dar fara racire) in condensatorul coloanei;o parte di condensate este readus ,ca reflux,in coloana ,iar restul condensatului este evacuate ca distilat (fractiunea usoara),dup ace trece printr-un racitor .Rolul refluxului este sa condenseze, cu precadere,componentii grei ai vaporilor.Prin condensarea vaporilor grei de catre reflux si prin vaporizarea componentilor usori din reflux de catre vapori –operatii repetate pe fiecare taler al coloanei-rezulta separarea, mai mult sau mai putin inaintata, a amestecului initial in doua fractiuni.

In coloanele cu talere,contactul principal intre faze se realizeaza pe talerele coloanei;intre talere se face separarea picaturilor de lichid antrenat de vapori.