Procese de transfer de masă

Date de proiectare

In cadrul proiectului de PTM am primit sarcina de a proiecta o coloana de fractionare a unui amestec binar cunoscandu-se urmatoarele date:

- Amestecul supus proiectarii : chloroform-benzen;

- Debitul de alimentare al coloanei : F=125 kmol/h;

- Compozitia alimentarii exprimata ca fractie molara a componentului mai volatile xof=0.42;

- Compozitia distilatului xd=0.98;

- Compozitia reziduului xb=0.03;

- Starea termica a alimentarii q=1;

- Coeficientul ratiei de reflux c=2.6;

- Presiunea in coloana P atmosferica;

- Coloana este echipata cu talere cu clopotei.

- Debitul de alimentare al coloanei : F=125 kmol/h;

CAPITOLUL 1

Introducere

1.1.Justificarea temei

1.2.Notiuni generale despre fractionare in industria chimica

1.3.Tipuri de coloane

1.4.Tipuri de talere

1.1 Justificarea temei

Tema de proiectare consta in calculul si dimensionarea unei instalatii de separare prin distilare a amestecului chloroform-benzen.

In prezentul proiect s a dimensionat o coloana de fractionare pentru un amestec binary de component.Coloana clasica de fractionare precisa este alimentata cu un flux F care se scindeaza intr-un produs de varf D, numit distilat,si un produs de baza B, numit reziduu, in timp ce coloanele complexe de fractionare precisa sunt alimentate cu mai multe fluxuri sau separa, pe langa cele doua produse extreme ale coloanei, si unele produse laterale.Pentru dimensionarea coloanei de fractionare au fost efectuate o serie de calculi pornind de la ecuatii pe baza proprietatilor fizice si chimice ale componentilor, bilanturi de material si termice precum si calculi hidrodinamice.Alegere proprietatilor fizico-chimice s-a facut pentru fiecare dintre componentii amestecului, atat pentru fazele lichide cat si pentru fazele de vapori la diferite temperaturi.

Relatiile de legatura intre diferitele proprietati se gasesc in literatura de specialitate si au servit la numeroase calcule.

1.2. Noţiuni generale despre fracţionare in industria chimica

Fractionarea ca proces industrial de separare dateaza de la jumatatea secolului al XIX – lea, fiind in prezent cea mai raspandita metoda de separare din industria chimica. Datorita numarului foarte mare de aplicatii pe plan mondial, este unul dintre consumatorii cei mai important de energie termica.

Pentru a simplifica intelegerea acestui fenomen, se considera ca amestecul lichid este format din doi component: unul mai volatile, altul mai putin volatile, componentul mai volatile are presiunea de vapori mai mare. Acest amestec, mentinut la o anumita temperature un timp sufficient de lung, va atinge starea de echilibru termodinamic intre faza lichida si faza de vapori formata prin vaporizarea unei parti a lichidului. Starea de echilibru termodinamic se considera atunci cand toti parametrii sistemului: temperature, presiunea,concentratia in lichid si concentrarea in vapori sunt constant. La echilibru, concentratia componentului mai volatile(componentul 1) este mai mare in faza de vapori decat in faza de lichid. Se constata un anumit grad de separare a componentilor: obtinerea unui lichid mai bogat in component mai volatile. Daca acesti vapori sunt condensati si adusi la un nivel termic inferior (raciti), componentul 1 va fi si mai concentrate in faza de vapori aflata in echilibru cu acest lichid racit. Printr-o succesiune de vaporizari si condensari in trepte la nivel termic din ce in ce mai scazut, vaporii se concentreaza din ce in ce mai mult in componentul 1. Daca se incalzeste lichidul din prima treapta, se formeaza un amestec de vapori si lichid; lichidul din aceasta a doua treapta de echilibru este mai concentrat in componentul 2 (mai putin volatil); prin incalziri successive, se obtin lichide cu concentratii tot mai mari de componentul 2. In final, prin aceste trepte successive de echilibru se obtin componentii 1 si 2 separati la puritati foarte mari. Toate aceste trepte de temperature pot fi introduce intr-o coloana de fractionare; treptele sunt realizate practic cu talere iar temperaturile in coloana sunt: mai mica la varf (aproape de punctual de fierbere al componentului mai volatil) si maxima in baza (aproape de punctual de fierbere al componentului mai putin volatil).