Главная » Двор и сад » Курсовая работа: Расчет ректификационной колонны для разделения смеси ацетон-вода с ситчатыми тарелками. Гидравлический расчет тарелок. Список использованной литературы

Курсовая работа: Расчет ректификационной колонны для разделения смеси ацетон-вода с ситчатыми тарелками. Гидравлический расчет тарелок. Список использованной литературы

Содержание статьи:

Внешний вид кожи является отражением общего состояния здоровья. Именно на коже будет проявляться погрешности в питании, недосыпания, частые стрессы и сбои в работе внутренних органов. Все эти причины могут спровоцировать не только появление высыпаний и воспалений, но и преждевременных морщин, складок, при этом резко ухудшается и цвет лица.

Совершенно здоровая кожа имеет белый цвет с легким розовым оттенком. В зависимости от наследственных факторов и расовой принадлежности может варьироваться цвет кожи. В тех случаях, когда изменение цвета лица имеет недлительный эпизодический характер, нет поводов для беспокойства. Вполне достаточно будет просто вернуться к привычному образу жизни, следить за питанием, исключив из рациона вредные продукты и хорошо высыпаться. В ближайшее время кожа снова вернет здоровый цвет и сияние.

Однако, при условии, когда кожа приобретает некрасивый серый либо желтый оттенок, вызывая болезненный внешний вид, необходимо постараться точно определить причину, спровоцировавшую данное явление и начать незамедлительное лечение.

Причины и симптомы желтого цвета лица

В первую очередь необходимо как можно быстрее обратиться за помощью к врачу и сдать все необходимые анализы и пройти клинические исследования. Довольно часто нездоровый желтый оттенок лица вызывает билирубин. Это определенный пигмент, входящий в состав крови. В том случае, если происходит нарушение функции печени, в крови повышается уровень билирубина, следовательно, кожа лица приобретает некрасивый желтушный оттенок.

Заболевания печени

Желтый оттенок кожи лица может быть признаком таких заболеваний печени, как:

гепатит;
цирроз;
гельминты.

Если сдать анализ крови, можно быстро установить уровень билирубина, после чего доктор сможет точно установить причину заболевания. Придерживаясь правильного питания можно избежать заболеваний печени, также нельзя злоупотреблять алкогольными напитками.

Глаза и лицо желтого оттенка могут быть признаком развития гепатита. Этот недуг носит хронический либо инфекционный характер, поэтому для его профилактики необходимо стараться избегать случайных половых контактов, соблюдать правила личной гигиены и с особым вниманием относиться ко всем медицинским манипуляциям.

Практически все заболевания печени, которые перечислены выше, сопровождаются пожелтением кожного покрова, при этом резко снижается аппетит, моча приобретает темный оттенок, а стул светлый.

Если проявляются все эти симптомы, нужно как можно быстрее обратиться за помощью к врачу и сдать все анализы. Даже незначительное промедление несет не только угрозу для здоровья, но и жизни. При этом есть риск инфицировать и близких.

Заболевания желчевыводящих путей

В некоторых случаях для определения причины пожелтения кожи лица, необходимо пройти комплексное клиническое исследование. В первую очередь это относится к заболеваниям желчевыводящих путей.

Пожелтение лица может быть вызвано и затруднением оттока желчи из желчного пузыря, что провоцируется образованием либо непроходимостью камней. Для диагностирования данного недуга назначается проведение лабораторных анализов, а также ультразвукового исследования внутренних органов.

Первыми признаками заболеваний желчевыводящих путей считаются болезненные ощущения в правом подреберье, чувство тяжести в животе, тошнота.

В зависимости от конкретного заболевания, в индивидуальном порядке подбирается диетическое питание, а также назначается лечебная терапия либо операция.

Заболевания щитовидной железы

Нездоровый желтый цвет лица может быть признаком произошедших сбоев в функционировании щитовидной железы. В первую очередь данная патология напрямую связана с неправильной выработкой веществ, необходимых для расщепления бета-каротина, который способен задерживаться в коже, в результате чего она приобретает желтый оттенок.

Чтобы подтвердить диагноз, необходимо обратиться к эндокринологу, после чего доктор назначит курс лечебной терапии, а также даст определенные рекомендации по корректировке питания. Самое главное, вовремя начать лечение и не запускать заболевание.

Про высокое содержание в крови холестерина также может говорить некрасивый желтый оттенок кожи лица, при этом проявляются такие признаки, как желтые пятна на радужной оболочке глаз и на веках. Такой оттенок кожи является результатом употребления в пищу большого количества моркови, в том числе и морковного сока.

Если же были проведены все необходимые клинические исследования, а также строго соблюдались рекомендации врачей, можно попытаться подобрать простые методики и средства, которые помогут избавиться от желтого оттенка кожи лица.

Что делать, чтобы улучшить цвет кожи лица?

Если появился нездоровый желтый оттенок кожи лица, в первую очередь, необходимо постараться полностью избавиться от всех имеющихся вредных привычек. Никому курение и злоупотребление алкоголем не добавляли ни красоты, ни здоровья. Внешний вид кожи и ее оттенок напрямую зависит от правильного питания, употребления необходимого объема жидкости в течение дня, регулярного ухода и пребывания на свежем воздухе.

Правильное и здоровое питание

При составлении собственного рациона нужно особое внимание обращать именно на количество свежих овощей с фруктами, в том числе и на совместимость употребляемых продуктов. В некоторых случаях именно эта причина способствует ухудшению пищеварению, а также образованию в кишечнике застойных явлений.

Для переработки продуктов, имеющих различный состав, органы пищеварения начинают работать с повышенной нагрузкой и не всегда способны с этим справиться. В результате происходят сбои, которые проявляются в виде процесса брожения в кишечнике, сильного чувства дискомфорта, запора.

Это все негативно сказывается именно на состоянии кожного покрова – начинают появляться некрасивые высыпания, лицо приобретает серый оттенок, кожа становится жирной. Такой же эффект оказывает и употребление в пищу большого количества жареной, копченой и жирной пищи.

Для поддержания не только здоровья, но и красоты кожи, в рацион нужно обязательно добавить нежирные сорта мяса - кролик, телятина, курица. Очень полезны и яйца, сыр, морепродукты, творог. Эти продукты прекрасно насыщают кожу ценными микроэлементами, в том числе и витамином А.

Для сохранения молодости кожи, а также поддержания ее упругости, рекомендуется добавить в свой рацион продукты, содержащие витамин Е. Именно он считается витамином молодости, при этом содержится в достаточном количестве в овсяных хлопьях, орехах, свежей зелени и растительном масле.

Питьевой режим

В течение дня нужно выпивать не меньше 1,5 литров чистой воды. Именно таким образом проявляется забота об упругости и красивом оттенке кожи. В первую очередь необходимо особое внимание уделять именно качеству воды. Идеальным вариантом будет употреблять родниковую или предварительно очищенную воду.

Прекрасной и доступной альтернативой становится талая вода. Ее очень просто сделать самостоятельно. Для этого берется чистая пластмассовая бутылка, наполняется отфильтрованной водой и плотно закрывается. Потом бутылка на несколько часов помещается в морозильную камеру.

Как только вода полностью замерзнет, нужно достать бутылку и оставить на время при комнатной температуре, чтобы оттаяла. Талая вода имеет приятный и мягкий вкус, к тому же она очень полезна для организма, так как способствует очищению от вредных токсинов и шлаков.

Физическая активность

Не только хорошее самочувствие, но и здоровый цвет лица напрямую зависит от насыщения организма необходимым количеством кислорода. Наверное, многие замечали, что после физических упражнений на свежем воздухе или прогулок, кожа становится румяной и свежей. При этом в результате постоянного или длительного пребывания в душном помещении, появляется усталость кожи, и она приобретает нездоровый внешний вид. Поэтому полезно совершать непродолжительные, но ежедневные прогулки на свежем воздухе, не зависимо от погоды.

Хорошее настроение

Сюда относится не только душевное спокойствие и равновесие, но и способность легко переносить стрессовые ситуации. Нужно научиться не давать эмоциям брать верх, так как такой подход не поможет преодолеть появившиеся сложности, но наложит отпечаток на внешность.

Постоянное пребывание в стрессовых ситуациях и нервозность провоцируют появление бессонницы, в результате чего быстро ухудшается и цвет лица, в том числе и общее состояние здоровья.

Улыбка и хорошее настроение буквально преображают внешность и добавляют привлекательности. Если бывает тяжело сохранять положительный настрой, нужно буквально заставлять себя улыбаться. Вскоре это станет хорошей привычкой, которая положительно скажется и на внешности.

Как правильно ухаживать за кожей?

Самое главное, кожа нуждается в ежедневном очищении. Для этого можно использовать разнообразные средства, начиная с простой воды и вплоть до косметических лосьонов, тоников и пенок.

Категорически запрещено ложиться спать с макияжем, обязательно с кожи нужно удалять остатки декоративной косметики, так как она засоряет поры. В результате может не только ухудшиться цвет кожи, но и начинаются серьезные воспалительные процессы, способные привести к угревой сыпи.

Для полноценного очищения кожи обязательно нужно использовать скрабы. Это специальные отшелушивающие составы, при помощи которых не только очищаются поры, но и улучшается оттенок кожи. Их можно применять не чаще, чем 2 раза в неделю.

Все косметические процедуры должны использоваться умеренно, так как только в этом случае кожа лица надолго сохранит молодость, красоту и упругость. Кожа нуждается в постоянном питании и увлажнении. Для этого можно использовать простые домашние маски, для приготовления которых берутся натуральные продукты, не содержащие вредных консервантов и добавок.

Творожная маска

Понадобится взять сметану (1 ст. л.) и творог (2 ст. л.).
Все продукты хорошо перемешиваются, после чего состав наносится на кожу.
Маска оставляется на 20–25 минут, затем смывается теплой водой.
Чтобы избавиться от желтизны кожи, это средство нужно использовать не менее 2 раз в неделю.
Для жирной кожи, вместо сметаны лучше брать простоквашу или кефир.
Чтобы усилить отбеливающее действие маски, в состав можно добавить измельченный свежий огурец (1 ст. л.).

Огуречная маска

Огурец является самым популярным отбеливающим продуктом, при этом он не требует какой-то специальной подготовки.
Достаточно нарезать огурец тонкими кружочками и приложить к коже либо протереть лицо его соком.
Также можно взять огурец и измельчить на терке, после чего отжать образовавшийся сок и смешать с оливковым маслом, потом добавить мелко нарезанную мякоть лимона.

Правильное питание, регулярные и умеренные физические нагрузки, использование ухаживающих средств, помогут поддерживать здоровье и красоту. Однако, если эти методики не дали желаемый результат, стоит обратиться за помощью к врачу, так как желтый цвет лица часто говорит о наличии серьезного заболевания, требующего незамедлительного лечения.

Больше о проблемах, которые могут провоцировать пожелтение кожи лица, смотрите в этом видео Елены Малышевой:

Цвет кожи изначально определен рассой, к которой принадлежит человек. И если вы обладатель светлой кожи, с розовым оттенком и румянцем на щеках, значит, появление непривычного и устрашающего желтоватого цвета эпидермиса свидетельствует о каком-то сбое в организме.

Что может быть причиной

Как правило, желтый цвет кожи связан с проблемами, возникающими в организме. Обычно желтый оттенок кожи появляется при чрезмерном количестве билирубина в крови. Билирубин является пигментом крови, входящим в ее состав. Он представляет собой продукт распада гемоглобина. Гемоглобин – это белок, которому принадлежит в организме транспортная функция, он также связывает молекулы кислорода, поэтому желтая кожа лица обычно связывается с гепатитом – заболеванием печени. Возможно, произошла закупорка желчных проходов.

Если пожелтели веки и радужная оболочка глаз, скорее всего, нарушен липидный обмен или повышен холестерин.

Дисфункция щитовидной железы тоже способна привести к пожелтению кожных покровов. Просто происходит недостаток ферментов, которые расщепляют бета-каротин.

Некоторые заболевания систем пищеварения или выделения становятся причиной желтой кожи.

Иногда желтоватая кожа свидетельствует о развивающемся онкозаболевании.

Возможно, кроме неестественного цвета больше ничего не беспокоит. Тем не менее, если вы вдруг заметите, что кожа приобрела необычный для вас желтый оттенок, следует немедленно обратиться к врачу, так как это может быть признаком заболевания еще до того, как возникнут болевые ощущения.

В любом случае, самостоятельно диагноз поставить вы не сможете, да рискованно, особенно при таких обстоятельствах. Понадобится медицинское обследование. Не ждите дольше нескольких дней.

Причины желтизны кожи, на которые вы можете повлиять

Впрочем, иногда желтый цвет кожи может иметь и совершенно иное объяснение, которое не связано с дисфункцией отдельных органов или заболеваниями. Просто в рационе человека слишком много продуктов, содержащих бета-каротин, из-за которого происходит повышенная пигментация кожи. Очень много бета-каротина в сырой моркови, и большое ее потребление может придать коже желтый оттенок. Апельсины и тыква также могут провоцировать пожелтение кожных покровов.

При использовании в домашней косметике продуктов с высоким содержанием каротинов существует вероятность получить этот специфический оттенок. Некоторые лекарства способны придать телу желтизну.

Устраняя желтый оттенок с кожи

Выяснив причины можно начинать избавляться от последствий. Если обследование показало какую-то проблему со здоровьем в первую очередь нужно направить все силы на лечение. Обычно во время лечения, одновременно с выздоровлением, желтый цвет кожных покровов проходит сам собой. А в дополнение к этому можно приложить некоторые старания для возвращения обычного и здорового цвета кожи.

В случае отсутствия заболеваний, которые могли причинить такую неприятность, можно на некоторое время расслабиться, и приступить к устранению желтизны.

В этом могут помочь:

отказ от вредных привычек;
прогулки на свежем воздухе;
активный образ жизни, в котором есть место регулярным физическим нагрузкам;
избегать стрессовых ситуаций;
правильный сон и отдых;
сбалансированное питание, исключающее вредные для здоровья продукты;

пополнение рациона некоторыми продуктами, которые напрямую связаны с повышением уровня гемоглобина в крови. Например, капуста, лук, чеснок и редька, инжир, яйца всмятку и мясо с кровью, добавление к пище перца и укропа, гвоздики и аира, ну и немного вина.

Научитесь радоваться каждому дню своей жизни и оставайтесь в позитиве, это тоже способствует улучшению цвета лица.

2. Свойства бинарной смеси

3.1 Производительность колонны по дистилляту и кубовому остатку

1. Производительность по исходной смеси F=6 кг/с.

3. Давление в паровом пространстве дефлегматора 0,25 МПа.

4. Тип ректификационной колонны - тарельчатый, тип тарелки - ситчатый.

5. Исходная смесь перед подачей в колонну нагревается до температуры кипения насыщенным водяным паром давлением 0,25 МПа.

Введение

Ректификационные установки по принципу действия делятся на периодические и непрерывные. В установках непрерывного действия разделяемая сырая смесь поступает в колонну и продукты разделения выводятся из нее непрерывно. В установках периодического действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава .

При разработке ректификационной колонны с ситчатыми тарелками необходимо, как правило, решать задачи:

2) анализ тепловых процессов, осуществляющихся в греющем паре куба колонны;

3) конструирование ректификационной колонны с ситчатыми тарелками.

1. Общие сведения о ректификации

Ректификация - массообменный процесс разделения однородной смеси летучих компонентов, осуществляемый путем противоточного многократного взаимодействия паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, образующейся при конденсации этих паров.

Разделение жидкой смеси основано на различной летучести веществ. При ректификации исходная смесь делится на две части: дистиллят - смесь, обогащенную низкокипящим компонентом (НК), и кубовый остаток - смесь, обогащенную высококипящим компонентом (ВК).

Процесс ректификации осуществляется в ректификационной установке основным аппаратом, которой является ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жидкости поднимаются снизу, а навстречу парам стекает жидкость, подаваемая в виде флегмы в верхнюю часть аппарата.

Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенное давление применяют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Атмосферное давление принимают при разделении смесей, имеющих температуру кипения от 30 до 150°С.

Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового остатка зависят от того, насколько развита поверхность контакта фаз, от количества подаваемой на орошение флегмы и устройства ректификационной колонны.

В промышленности применяют тарельчатые, насадочные, пленочные трубчатые и центробежные пленочные аппараты. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата, назначение которого - обеспечение взаимодействия жидкости и пара.

ацетон вода ректификационная колонна

Преимущественное использование тарельчатых колонн в процессах перегонки объясняется их значительно большей производительностью по сравнению с насадочными.

При выборе ректификационной колонны для проектируемого разделения следует иметь ввиду, что тарельчатые колонны очень малого диаметра значительно дороже соответствующих насадочных колонн, однако по мере увеличения диаметра стоимость насадочных колонн возрастает значительно быстрее. Приблизительно можно считать, что стоимость насадочной колонны растет пропорционально квадрату диаметра, а колпачковой - диаметру в первой степени. Следовательно, за пределами некоторого граничного значения диаметра использование тарельчатых колонн должно быть более экономичным.

Длительный опыт промышленной эксплуатации насадочных колонн показал целесообразность их использования при диаметрах не более 0,8 м. При дальнейшем увеличении диаметра насадочной колонны ухудшается равномерное распределение флегмы по насадке, образуются каналы, по которым преимущественно устремляется флегма, и эффективность колонны резко снижается.

Наиболее распространены колпачковые тарельчатые колонны, хотя в последнее время получили преимущество ситчатые, клапанные, чешуйчатые и другие более эффективные виды барботажных устройств, главным назначением которых является максимальное развитие межфазного контакта, что способствует интенсификации массообмена между парами и флегмой. Помимо этого выбор типа контактного устройства определяется и такими факторами, как экономия материала, стоимость, легкость изготовления, чистки и ремонта, стойкость к коррозии, малое падение напора при прохождении паров, широта диапазона устойчивой работы тарелки .

Ректификационная колонна - аппарат, предназначенный для разделения жидких смесей, составляющие которых имеют различную температуру кипения. Классическая колонна представляет собой вертикальный цилиндр с контактными устройствами внутри.

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).

В ректификационную колонну подаются пары перегоняемой жидкости. Они поднимаются снизу, а в режиме противотока навстречу парам идёт жидкость, сконденсировавшаяся наверху в холодильнике. В случае, если разгоняемый продукт состоит из двух компонентов, конечными продуктами являются дистиллят, выходящий из верхней части колонны и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны). Ситуация усложняется, если необходимо разделить смесь, состоящую из большого количества фракций. В этом случае используются аппараты, подобные изображенному на картинке.

Промышленные ректификационные колонны могут достигать 60 метров в высоту и 6 метров диаметре. В ректификационных колоннах в качестве контактных устройств применяются тарелки, которые дали название химическому термину, и насадки. Насадка, заполняющая колонну, может представлять из себя металлические, керамические, стеклянные и другие элементы различной формы. Конденсация осуществляется на развитой поверхности этих элементов.

2. Свойства бинарной смеси

1. Ацетон (диметилкетон, систематическое наименование: пропаноон-2) - простейший представитель кетонов. Формула: CH 3 -C (O) - CH 3 . Бесцветная легкоподвижная летучая жидкость с характерным запахом. Он полностью смешивается с водой и большинством органических растворителей. Ацетон хорошо растворяет многие органические вещества (ацетилцеллюлозу и нитроцеллюлозу, жиры, воск, резину и др.), а также ряд солей (хлорид кальция, иодид калия). Является одним из метаболитов, производимых человеческим организмом. Мировое производство ацетона составляет более 3-х миллионов тонн в год. В промышленности получается напрямую или косвенно из пропена.

Основную часть ацетона получают как сопродукт при получении фенола из бензола по кумольному способу. Алкилированием бензолапропеном, окислением полученного кумола до гидропероксида с последующим разложением его на фенол и ацетон.

C 6 H 6 + CH 3 CH=CH 2 → C 6 H 5 CH (CH 3) 2

C 6 H 5 CH (CH 3) 2 + O 2 → C 6 H 5 C (OOH) (CH 3) 2

C 6 H 5 C (OOH) (CH 3) 2 → C 6 H 5 OH + OC (CH 3) 2

Прямым окислением пропена в жидкой фазе в присутствии PdCl 2 в среде растворов солей Pd, Cu, Fe при 50-120°C и 50-100 атм.

CH 3 CH=CH 2 + PdCl 2 + H 2 O → CH 3 C (O) CH 3 + Pd + 2HCl

Pd+2HCl + 0.5O 2 → PdCl 2 + H 2 O

Некоторое значение имеет метод брожения крахмала под действием Bacyllus acetobutylicus с образованием ацетона и бутанола. Метод характеризуется малыми выходами. Используется также методы получения из изопропилового спирта и ацетилена.

Ацетон является одним из наиболее реакционноспособных кетонов. Так, он один из немногих кетонов образует бисульфитное соединение

CH 3 C (O) CH 3 + NaHSO 3 → (CH 3) 2 C (OH) - SO 3 Na

Вступает в альдольную самоконденсацию под действием щелочей, с образованием диацетонового спирта.

2CH 3 C (O) CH 3 → (CH 3) 2 C (OH) CH 2 C (O) CH 3

Восстанавливается цинком до пинакона.

2CH 3 C (O) CH 3 + Zn → (CH 3) 2 C (OH) C (OH) (CH 3) 2

При пиролизе (700°C) образует кетен.

CH 3 C (O) CH 3 → CH 2 =C=O

Легко присоединяет циановодород с образованием ацетонциангидрина.

CH 3 C (O) CH 3 + HCN → (CH 3) 2 C (OH) CN

Атомы водорода в ацетоне легко замещаются на галогены. Под действием хлора (иода) в присутствии щёлочи образует хлороформ (йодоформ).

Ацетон, как и другие кетоны, в щелочной среде способен изомерироваться в пропаналь, последний - до пропенового спирта. В кислой среде и в присутствии ионов двухвалентной ртути, пропеновый спирт изомерируется сразу в ацетон. Между этими веществами всегда существует таутомерное равновесие:

CH 3 C (O) CH 3 ↔ С 2 Н 5 СОН ↔ СН 2 =С (ОН) - СН 3

В крови в норме содержится 1-2 мг/100 мл ацетона, в суточном количестве мочи - 0,01-0,03 г. При нарушениях обмена веществ, например, при сахарном диабете, в моче и крови повышается содержание ацетона. Незначительная часть ацетона превращается в оксид углерода (IV), который выделяется с выдыхаемым воздухом. Некоторое количество ацетона выделяется из организма в неизменном виде с выдыхаемым воздухом и через кожу, а некоторое - с мочой.

Сырьё для синтеза многих важных химических продуктов: уксусного ангидрида, кетена, диацетонового спирта, окиси мезитила,метилизобутилкетона, метилметакрилата, дифенилпропана, изофорона, бифенола А и др.;

(CH 3) 2 CO + 2 C 6 H 5 OH → (CH 3) 2 C (C 6 H 4 OH) 2 + H 2 O

2. Вода - оксид водорода - одно из наиболее распространенных и важных веществ. Поверхность Земли, занятая водой, в 2,5 раза больше поверхности суши. Чистой воды в природе нет, - она всегда содержит примеси. Получают чистую воду методом перегонки. Перегнанная вода называется дистиллированной. Состав воды (по массе): 11,19 % водорода и 88,81 % кислорода.

Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вкуса. Наибольшую плотность она имеет при 0° С (1 г/см 3). Плотность льда меньше плотности жидкой воды, поэтому лед всплывает на поверхность. Вода замерзает при 0° С и кипит при 100° С при давлении 101 325 Па. Она плохо проводит теплоту и очень плохо проводит электричество. Вода - хороший растворитель. Молекула воды имеет угловую форму атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный 104,5°. Поэтому молекула воды - диполь: та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кислород, - отрицательно. Благодаря полярности молекул воды электролиты в ней диссоциируют на ионы.

В жидкой воде наряду с обычными молекулами Н 2 0 содержатся ассоциированные молекулы, т.е. соединенные в более сложные агрегаты (Н 2 О) x благодаря образованию водородных связей. Наличием водородных связей между молекулами воды объясняются аномалии ее физических свойств: максимальная плотность при 4° С, высокая температура кипения (в ряду Н 2 0-Н 2 S - Н 2 Sе) аномально высокая теплоемкость . С повышением температуры водородные связи разрываются, и полный разрыв наступает при переходе воды в пар.

Вода - весьма реакционноспособное вещество. При обычных условиях она взаимодействует со многими основными и кислотными оксидами, а также со щелочными и щелочно-земельными металлами. Вода образует многочисленные соединения - кристаллогидраты.

Очевидно, соединения, связывающие воду, могут служить в качестве осушителей. Из других осушающих веществ можно указать Р 2 0 5 , СаО, ВаО, металлический Ма (они тоже химически взаимодействуют с водой), а также силикагель.

К важным химическим свойствам воды относится ее способность вступать в реакции гидролитического разложения .

Таблица 1. Равновесный состав смеси ацетон-вода

x	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	Азеотропная смесь
t	0	60,3	72	80,3	82,7	84,2	85,5	86,9	88,2	90,4	94,3	100	-
y	100	77,9	69,6	64,5	62,6	61,6	60,7	59,8	59	58,2	57,5	56,9	-

Обозначим массовый расход дистиллята G D кг/с, кубового остатка через G W кг/с, тогда

Питание:

Дистиллят:

Кубовый остаток:

Относительный мольный расход питания

3.2 Расчет оптимального флегмового числа

Рис.2. Кривые равновесия при П=760 мм рт. ст.:

1 - ацетон-вода; 2 - четыреххлористый углерод-ацетон.

Минимальное число флегмы

Где =0,76 - мольную долю ацетона в равновесном с жидкостью питания, определяем по диаграмме - х. Рабочее число флегмы

Уравнения рабочих линий

а) верхней (укрепляющей) части колонны

б) нижней (исчерпывающей) части колонны

4. Определение скорости пара и диаметра колонны

4.1 Определение скорости пара в колонне

Средние концентрации жидкости

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны

Средние уравнения пара находим по уравнениям рабочих линий:

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны

Средние температуры пара определяем по диаграмме t-x,y:

Средние мольные массы и плотности пара:

Средняя плотность пара в колонне

Температура в верху колонны при x D =0,83 равняется 57 о С, а в кубе-испарителе при x W =0,008 она равна 97 о С.

Плотность жидкого ацетона при 57 о С , а воды при 97 о С .

Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне

Определяем скорость пара в колонне

где С - коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояния между тарелками, рабочего давления в колонне, нагрузки колонны по жидкости.

Объемный расход проходящего через колонну пара при средней температуре

Где М D - мольная масса дистиллята, равная:

4.2 Определение диаметра колонны

Диаметр колонны

По каталогу-справочнику "Колонные аппараты" D=800 мм. Тогда скорость пара в колонне будет

По ОСТ 26-01-108-85 определяем:

Диаметр колонны - 800 мм.

Расстояние между тарелками - 300 мм.

Высота сливного порога - 25 мм.

Диаметр отверстия - 5 мм.

Шаг - 15 мм.

Исполнение - 1.

Материал для изготовления - углеродистая сталь ВСт3сп.

5. Гидравлический расчет тарелок

Принимаем следующие размеры ситчатой тарелки: диаметр отверстий d 0 = 5мм , высота сливной перегородки h п = 25мм . Свободное сечение тарелки 8% от общей площади тарелки. Площадь, занимаемая двумя сегментными переливными стаканами, составляет 20% от общей площади тарелки. Гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны по уравнению:

а) Верхняя часть колонны. Гидравлическое сопротивление сухой тарелки

где =1,82 - коэффициент сопротивления неорошаемых ситчатых тарелок со свободным сечением 7 - 10%; - скорость пара в отверстиях тарелки. Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения

где =Н/м - поверхностное натяжение жидкости при средней температуре в верхней части колонны; d Э = d 0 =0,005м .

Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке

Высота парожидкостного слоя

Величина Δh - высоту слоя над сливной перегородкой рассчитываем по формуле

где V Ж - объемный расход жидкости, м 3 /с ; П - периметр сливной перегородки, м ; - отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости, принимаемое приближенно равным 0,5.

Объемный расход жидкости в верхней части колонны

где - средняя мольная масса жидкости.

Периметр сливной перегородки П находим, решая систему уравнений

где R =0,2м - радиус тарелки; 2/3П b - приближенное значение площади сегмента.

Находим, что П =0,294м ; b =0,064м .

Высота парожидкостного слоя на тарелке

Сопротивление парожидкостного слоя

Общее гидравлическое сопротивление тарелки

б) Нижняя часть колонны

Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части колонны

Проверим, соблюдается ли при расстоянии между тарелками h =0,3м необходимое для нормальной работы тарелок условие

Для тарелок в нижней части колонны, у которых гидравлическое сопротивление больше, чем у тарелок в верхней части

Следовательно, вышеуказанное условие соблюдается:

Проверим равномерность работы тарелок - рассчитаем минимальную скорость пара в отверстиях , достаточную для того, чтобы ситчатая тарелка работала всеми отверстиями

Рассчитанная скорость ; следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.

6. Определение числа тарелок и высоты колонны

6.1 Расчет к. п. д. тарелок

а) наносим на диаграмму у-х рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим ступени изменения концентрации n Т . В верхней части колонны ; в нижней части , всего 8 ступеней.

Число тарелок рассчитываем по уравнению

Для определения среднего к. п. д. тарелок находим коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов и динамический коэффициент вязкости смеси μ при средней температуре в колонне, равной 77 o C . При этой температуре давление насыщенного пара ацетона мм рт. ст., воды Р В =314,1 мм рт. ст ., откуда . Динамический коэффициент вязкости ацетона при t =77 o C равен 0,2·10 -3 Па·с , воды 0,3702·10 -3 Па·с . Принимаем:

По графику находим . Длина пути жидкости на тарелке

По графику (рис.3) находим значение поправки на длину пути . Средний к. п. д. тарелок

Рис.3. Зависимость поправки Δ от длины пути жидкости на тарелке l .

Для сравнения считаем средний к. п. д. тарелки по критериальной формуле, полученной путем статистической обработки многочисленных опытных данных для колпачковых и ситчатых тарелок

Предварительно рассчитаем коэффициент диффузии:

В этом случае

; .

Коэффициент диффузии

Безразмерные комплексы

Средний к. п. д. тарелки

6.2 Расчет числа тарелок

Число тарелок:

в верхней части колонны

в нижней части колонны

Общее число тарелок n =11, с запасом n =15, из них в верхней части колонны 9, а в нижней 6 тарелок.

Высота тарельчатой части колонны

Общее гидравлическое сопротивление тарелок

7. Тепловой расчет установки

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе

где r A и r В - удельные теплоты парообразования ацетона и воды при 77 о С .

Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара

Здесь тепловые потери Q пот. Приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты; удельные теплоемкости взяты соответственно при t D =57 о С ; t W =97 о С ; t F =67 о С ; температура кипения исходной смеси t F определена по рис.1.

Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси

Здесь тепловые потери приняты в размере 5%, удельная теплоемкость исходной смеси . Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята.

где удельная теплоемкость дистиллята взята при средней температуре

Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка

где удельная теплоемкость кубового остатка взята при средней температуре .

Расход греющего пара, имеющего давление P абс . =2,5МПа и влажность 5%: а) в кубе-испарителе

где r Г.П. =2141·10 3 Дж/кг - удельная теплота конденсации греющего пара;

б) в подогревателе исходной смеси

Всего: 0,58+0,53=1,11 кг/с или 4,0 т/ч.

Расход охлаждающей воды при нагреве ее на 20 о С

а) в дефлегматоре

б) в водяном холодильнике дистиллята

в) в водяном холодильнике кубового остатка

Всего: 0,0208м 3 /с или 75м 3 /ч.

Заключение

Рассчитали ректификационную колонну для разделения смеси ацетон - вода подаваемый расход 6 кг/с, необходима колонна с диаметром D =800мм , высота тарельчатой части колонны 4,2м, общее гидравлическое сопротивление 0,05МПа с ситчатыми тарелками, количество которых 15 штук, расстояние между тарелками - 300мм , высота сливного порога - 25мм , диаметр отверстия - 5мм , при этих данных к. п. д. тарелки 0,58 производительность дистиллята 0,87. Материал для изготовления колонны - углеродистая сталь ВСт3сп.

Список использованной литературы

1. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1991. - 352с.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 2006. - 576с.

3. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Госхимиздат, 1962. - 546 с.

4. Электронный ресурс - http://spetsmashservis. narod.ru/katalog_kolon.html

Сколько стоит написать твою работу?

Выберите тип работы Дипломная работа (бакалавр/специалист) Часть дипломной работы Магистерский диплом Курсовая с практикой Курсовая теория Реферат Эссе Контрольная работа Задачи Аттестационная работа (ВАР/ВКР) Бизнес-план Вопросы к экзамену Диплом МВА Дипломная работа (колледж/техникум) Другое Кейсы Лабораторная работа, РГР Он-лайн помощь Отчет о практике Поиск информации Презентация в PowerPoint Реферат для аспирантуры Сопроводительные материалы к диплому Статья Тест Чертежи далее »

Введение

1. Общие сведения о ректификации

2. Свойства бинарной смеси

3. Материальный баланс колонны

3.1 Производительность колонны по дистилляту и кубовому остатку

3.2 Расчет оптимального флегмового числа

4. Определение скорости пара и диаметра колонны

4.1 Определение скорости пара в колонне

4.2 Определение диаметра колонны

5. Гидравлический расчет тарелок

6. Определение числа тарелок и высоты колонны

6.1 Расчет к. п. д. тарелок

6.2 Расчет числа тарелок

7. Тепловой расчет установки

Заключение

Список использованной литературы

Задание на проектирование

Производительность по исходной смеси F=6 кг/с.

Давление в паровом пространстве дефлегматора 0,25 МПа.

Тип ректификационной колонны - тарельчатый, тип тарелки - ситчатый.

Исходная смесь перед подачей в колонну нагревается до температуры кипения насыщенным водяным паром давлением 0,25 МПа.

Введение

При разработке ректификационной колонны с ситчатыми тарелками необходимо, как правило, решать задачи:

анализ тепловых процессов, осуществляющихся в греющем паре куба колонны;

конструирование ректификационной колонны с ситчатыми тарелками.

1. Общие сведения о ректификации

ацетон вода ректификационная колонна

2. Свойства бинарной смеси

1. Ацетон (диметилкетон, систематическое наименование: пропаноон-2) - простейший представитель кетонов. Формула: CH3-C (O) - CH3. Бесцветная легкоподвижная летучая жидкость с характерным запахом. Он полностью смешивается с водой и большинством органических растворителей. Ацетон хорошо растворяет многие органические вещества (ацетилцеллюлозу и нитроцеллюлозу, жиры, воск, резину и др.), а также ряд солей (хлорид кальция, иодид калия). Является одним из метаболитов, производимых человеческим организмом. Мировое производство ацетона составляет более 3-х миллионов тонн в год. В промышленности получается напрямую или косвенно из пропена.

C6H6+ CH3CH=CH2 → C6H5CH (CH3) 2

C6H5CH (CH3) 2 + O2 → C6H5C (OOH) (CH3) 2

C6H5C (OOH) (CH3) 2 → C6H5OH + OC (CH3) 2

Прямым окислением пропена в жидкой фазе в присутствии PdCl2 в среде растворов солей Pd, Cu, Fe при 50-120°C и 50-100 атм.

CH3CH=CH2 + PdCl2 + H2O → CH3C (O) CH3 + Pd + 2HCl

Pd+2HCl + 0.5O2 → PdCl2 + H2O

CH3C (O) CH3 + NaHSO3 → (CH3) 2C (OH) - SO3Na

Вступает в альдольную самоконденсацию под действием щелочей, с образованием диацетонового спирта.

2CH3C (O) CH3 → (CH3) 2C (OH) CH2C (O) CH3

Восстанавливается цинком до пинакона.

2CH3C (O) CH3 + Zn → (CH3) 2C (OH) C (OH) (CH3) 2

При пиролизе (700°C) образует кетен.

CH3C (O) CH3 → CH2=C=O

Легко присоединяет циановодород с образованием ацетонциангидрина.

CH3C (O) CH3 + HCN → (CH3) 2C (OH) CN

CH3C (O) CH3 ↔ С2Н5СОН ↔ СН2=С (ОН) - СН3

(CH3) 2CO + 2 C6H5OH → (CH3) 2C (C6H4OH) 2 + H2O

Чистая вода прозрачна, не имеет запаха и вкуса. Наибольшую плотность она имеет при 0° С (1 г/см3). Плотность льда меньше плотности жидкой воды, поэтому лед всплывает на поверхность. Вода замерзает при 0° С и кипит при 100° С при давлении 101 325 Па. Она плохо проводит теплоту и очень плохо проводит электричество. Вода - хороший растворитель. Молекула воды имеет угловую форму атомы водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный 104,5°. Поэтому молекула воды - диполь: та часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно, а часть, где находится кислород, - отрицательно. Благодаря полярности молекул воды электролиты в ней диссоциируют на ионы.

В жидкой воде наряду с обычными молекулами Н20 содержатся ассоциированные молекулы, т.е. соединенные в более сложные агрегаты (Н2О) x благодаря образованию водородных связей. Наличием водородных связей между молекулами воды объясняются аномалии ее физических свойств: максимальная плотность при 4° С, высокая температура кипения (в ряду Н20-Н2S - Н2Sе) аномально высокая теплоемкость . С повышением температуры водородные связи разрываются, и полный разрыв наступает при переходе воды в пар.

Очевидно, соединения, связывающие воду, могут служить в качестве осушителей. Из других осушающих веществ можно указать Р205, СаО, ВаО, металлический Ма (они тоже химически взаимодействуют с водой), а также силикагель.

Таблица 1. Равновесный состав смеси ацетон-вода

x	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	Азеотропная смесь
t	0	60,3	72	80,3	82,7	84,2	85,5	86,9	88,2	90,4	94,3	100	-
y	100	77,9	69,6	64,5	62,6	61,6	60,7	59,8	59	58,2	57,5	56,9	-

Рис.1. Диаграмма t-x,y для смеси ацетон - вода.

3. Материальный баланс колонны

3.1 Производительность колонны по дистилляту и кубовому остатку

Таблица 2. Температуры кипения и молекулярные массы разделяемых компонентов

Обозначим массовый расход дистиллята GD кг/с, кубового остатка через GW кг/с, тогда

Питание:

Дистиллят:

Кубовый остаток:

Относительный мольный расход питания

3.2 Расчет оптимального флегмового числа

Рис.2. Кривые равновесия при П=760 мм рт. ст.:

1 - ацетон-вода; 2 - четыреххлористый углерод-ацетон.

Минимальное число флегмы

Где =0,76 - мольную долю ацетона в равновесном с жидкостью питания, определяем по диаграмме - х. Рабочее число флегмы

Уравнения рабочих линий

а) верхней (укрепляющей) части колонны

б) нижней (исчерпывающей) части колонны

4. Определение скорости пара и диаметра колонны

4.1 Определение скорости пара в колонне

Средние концентрации жидкости

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны

Средние уравнения пара находим по уравнениям рабочих линий:

а) в верхней части колонны

б) в нижней части колонны

Средние температуры пара определяем по диаграмме t-x,y:

б) при

Средние мольные массы и плотности пара:

Средняя плотность пара в колонне

Температура в верху колонны при xD=0,83 равняется 57оС, а в кубе-испарителе при xW=0,008 она равна 97оС.

Плотность жидкого ацетона при 57оС , а воды при 97оС .

Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне

Определяем скорость пара в колонне

Объемный расход проходящего через колонну пара при средней температуре

Где МD - мольная масса дистиллята, равная:

4.2 Определение диаметра колонны

Диаметр колонны

По каталогу-справочнику "Колонные аппараты" D=800 мм. Тогда скорость пара в колонне будет

По ОСТ 26-01-108-85 определяем:

Диаметр колонны - 800 мм.

Расстояние между тарелками - 300 мм.

Высота сливного порога - 25 мм.

Диаметр отверстия - 5 мм.

Шаг - 15 мм.

Исполнение - 1.

Материал для изготовления - углеродистая сталь ВСт3сп.

5. Гидравлический расчет тарелок

Принимаем следующие размеры ситчатой тарелки: диаметр отверстий d0=5мм, высота сливной перегородки hп=25мм. Свободное сечение тарелки 8% от общей площади тарелки. Площадь, занимаемая двумя сегментными переливными стаканами, составляет 20% от общей площади тарелки. Гидравлическое сопротивление тарелки в верхней и нижней части колонны по уравнению:

а) Верхняя часть колонны. Гидравлическое сопротивление сухой тарелки

где =Н/м - поверхностное натяжение жидкости при средней температуре в верхней части колонны; dЭ=d0=0,005м.

Сопротивление парожидкостного слоя на тарелке

Высота парожидкостного слоя

Величина Δh - высоту слоя над сливной перегородкой рассчитываем по формуле

где VЖ - объемный расход жидкости, м3/с; П - периметр сливной перегородки, м; - отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости, принимаемое приближенно равным 0,5.

Объемный расход жидкости в верхней части колонны

где - средняя мольная масса жидкости.

Периметр сливной перегородки П находим, решая систему уравнений