Wydział Inżynierii i Technologii Chemicznej

Politechniki Krakowskiej

Instytut Inżynierii Chemicznej i Procesowej

PROJEKT

KOLUMNY REKTYFIKACYJNEJ

Temat projektu:

W kolumnie rektyfikacyjnej półkowej ma być rozdzielana mieszanina A-B o zawartości 60% masowych składnika bardziej lotnego. Masowe natężenie mieszaniny (surowca) wynosi 1400[kg/h]. Żądana zawartość składnika bardziej lotnego w destylacie wynosi 0,95 zaś w wywarze 0,05 (są to udziały masowe). Kolumna pracuje pod ciśnieniem atmosferycznym a surowiec jest doprowadzany w temperaturze wrzenia. Przyjąć, że liczba powrotu jest o 20% większa od wartości minimalnej.

Dla półek kolumny typu kołpakowego oddalonych od siebie o 0,43m dopuszczalna prędkość oparów wynosi 0,62[m/s]. W warunkach pracy kolumny jej sprawność ogólna wynosi 0,45.

Kocioł kolumny ogrzewany jest parą wodną suchą nasyconą o ciśnieniu 0,32MPa. Do skraplacz jest doprowadzana woda o temperaturze 28?C. Temperatura wody na wylocie ze skraplacza nie powinna być wyższa niż 55?C.

Należy:

Obliczyć ilości otrzymanych produktów w [kmol/h] i [kg/h]

Wyznaczyć temperatury surowca, wywaru oraz oparów u szczytu kolumny

Obliczyć natężenie przepływu orosienia w [kmol/h] i [kg/h]

Wyznaczyć liczbę półek teoretycznych w górnej i w dolnej części kolumny

Wyznaczyć liczbę rzeczywistych w górnej i w dolnej części kolumny

Obliczyć wysokości części półkowych kolumny

Obliczyć średnicę kolumny

Obliczyć natężenie przepływu pary grzejnej do zasilania wyparki

Obliczyć natężenie przepływu wody chłodzącej do zasilania skraplacza oparów

Wyznaczyć powierzchnię grzejną skraplacza oparów

DANE DO PROJEKTU:

metanol – woda

Sporządzono wykres nr 1 zależności T=f(x_mol, y_mol):

t [°C]	xmol	ymol
100	0,000	0,000
96,4	0,020	0,134
93,5	0,040	0,230
91,2	0,060	0,304
89,3	0,080	0,365
87,7	0,100	0,418
84,4	0,150	0,517
81,7	0,200	0,579
78,0	0,300	0,665
75,3	0,400	0,729
73,1	0,500	0,779
71,2	0,600	0,825
69,3	0,700	0,870
67,5	0,800	0,915
66,0	0,900	0,958
65,0	0,950	0,979
64,5	1,000	1,000

Założenie (ułamki masowe) :

Oznaczenia składników:

A − Metanol

B − Woda

Przeliczanie ułamka x_S masowego na molowy:

DANE	OBLICZENIA	WYNIKI

Obliczenie średniej masy cząsteczkowej surowca:

1.Bilans masowy

1.1 Obliczanie masowego natężenia przepływu destylatu D i cieczy wyczerpanej W :

1.2 Obliczanie molowego natężenia przepływu destylatu D_m i cieczy wyczerpanej W_m :

2. Wyznaczono temperatury odpowiadającej kolejnym ułamkom molowym poprzez wykorzystanie wykresu t = f(x_mol, y_mol).

Z wykresu odczytano następujące dane:

xmol	Temperatura [°C]
xSmol = 0.458	74
xDmol = 0.914	65,7
xWmol = 0.029	94,7

3. Obliczenie minimalnej liczby powrotu R_min.

3.1 Obliczenie rzeczywistej liczby powrotu R.

β = 1,2 Rmin = 0,535	R = β · Rmin R = 1,2 · 0,535 = 0,642

3.2 Obliczenie molowego i masowego natężenia cieczy (L, L′) i par (V,V′).

4. Graficzne określenie liczby półek teoretycznych:

Do określenia teoretycznej liczby półek sporządzamy wykres zależności y = f(x) i nanosimy na niego ułamki molowe surowca x_Smol , destylatu x_Dmols i cieczy wyczerpanej x_Wmol.

Następnie na ten wykres nanosimy linie surowca, górnej linii operacyjnej (G.L.O.) i

dolnej linii operacyjnej (D.L.O.).

4.1 Obliczenie równań linii operacyjnych:

Równanie D.L.O. Równanie G.L.O.

5. Obliczenie rzeczywistej liczby półek:

z wykresu y = f(x) ng = 5 półki teoret. nd = 4 półki teoret.	górna część kolumny; półek dolna część kolumny; półek Surówka trafia bezpośrednio do kotła	półek rzeczywistych

6. Obliczanie wysokości kolumny:

	Przyjmuję zapas odległości; - na górze - 0,5 [m] - na dole - 0,9 [m] -na półkę zasilającą - 0,5 [m]

7. Obliczenie średnicy kolumny.

7.1. Określenie prędkości przepływu par:

Przyjmuje odległość między półkami:

H=450[mm]

u=0,94[m/s]

7.2. Obliczenie średnicy górnej części kolumny:

7.3. Obliczenie średnicy dolnej części kolumny:

8. Bilans cieplny.

8.1 Obliczenie ciepła pobranego przez skraplacz:

8.2 Obliczenie ciepła doprowadzonego z surówką S:

8.3 Obliczenie ciepła odprowadzonego z destylatem D:

8.4 Obliczenie ciepła odprowadzonego z cieczą wyczerpaną W:

8.5 Obliczenie strat cieplnych:

8.6 Obliczenie zużycia pary grzejnej:

9. Obliczenie zużycia wody w skraplaczach:

Zakładam końcową temperaturę wody chłodzącej:

Wykres fazowy dla układu metanol - woda

Wyznaczanie półek teoretycznych