8_1 ptm_fractionare binar partea 1
DESCRIPTION
PTM Fractionare binar partea ITRANSCRIPT
-
1Capitolul 8
FracFracionareaionareaamestecuriloramestecurilor
binarebinare
-
2Figura 8.1
-
30 1
t
tf2
tf1
x, y
P = const.
y1y2y3x1
t1
t2
t3
x2x3 x0
CPF
CPR
Figura 8.2
-
4Coloana de fracionare
Arta distilrii
Istoric
romani
distilarea buturilor -
latin Rectificare -
recte facere
(mbuntire)
Distilare
destillare
Consum energetic enorm
consumul energetic al tuturor fracionrilor este 3% din consumul total de energie al SUA.
-
5Alimentare
Vapori
RefluxDistilat
Produs de baza
Refierbatorpartial
CondensatorVas reflux
Figura 8.3
-
6F
V
L
D
BL
V
Figura 8.4
-
7Figura 8.5 a Configuraie talere cu clopote/clopoei
-
8Figura 8.5 b Configuraie talere cu deversor
-
9Figura 8.5 c Configuraie taler cu orificii
-
10Figura 8.5 d Configuraie taler cu supape
-
11
Tipuri de coloane de fracionare precis (1/3)
F1F2
V
L
D
BL
V
F
V
L
D
BL
V
Coloan
clasic
Coloan cu dou alimentriFigura 8.6
-
12
Tipuri de coloane de fracionare precis (2/3)
Coloan
cu mai multe produse
Coloan cu dou alimentri laterale
i dou produse laterale
F
V
L
D2
D1
B1
B2
L
V
V
L
D2
D1
B1
B2
L
V
F1F2
Figura 8.7
-
13
Tipuri de coloane de fracionare precis (3/3)
Coloan
numai cu zon
Coloan numai cu zon de stripare de rectificare
F
V
B
V
F
V
L
D
B
Figura 8.8
-
14
Tipuri de condensare (1/3)
Condensare total
Produs de vrf numai n faz vapori
V
L
D, xd
V
LD,yd
Figura 8.9
-
15
Tipuri de condensare (2/3)
Condensare parial cu produs de vrf n faz vapori i lichid
V
LD ,yV Vd
D,xd
D ,xL Ld
Figura 8.10
-
16Condensator
montat direct n vrful coloanei
Tipuri de condensare (3/3)
Figura 8.10 bis
-
17
Tipuri de refierbtoare
(1/5)
Refierbtor cu spaiu de vapori (Kettle reboiler)
Figura 8.11
-
18
Tipuri de refierbtoare (2/5)
Refierbtor cu circulaie forat
Figura 8.12
-
19
Tipuri de refierbtoare (3/5)
Refierbtor termosifon orizontal
Figura 8.13
-
20
Tipuri de refierbtoare (4/5)
Refierbtor termosifon vertical
Figura 8.14
-
21
Tipuri de refierbtoare (5/5)
Refierbtor montat direct n baza coloanei
Figura 8.15
-
22
Clasificarea metodelor de calcul
Calculul nlimii
Calculul diametrului
Parametri de lucru:-
presiuni;
-
temperaturi;- raie reflux;-
sarcini termice condensator i refierbtor.
-
23
Calculul nlimii
Conceptul de unitate de transfer
Conceptul de taler teoretic/echilibru
Noiunea de eficacitate
Numrul real de talere
Determinarea numrului de talere teoreticePentru coloan cu talere:
Pentru coloane cu umplutur:m
tr E
NN
IETTNI tu
tN
(8.1)
(8.2)
-
24
Metode de calcul
Metode simplificateMetode riguroase
Metode graficeMetode analitice
-
25
Factorii care influeneaz proiectarea i analiza procesului de fracionare a amestecurilor binare
Alimentare:- debit;-
compoziie;
- temperatur;-
presiune;
-
condiie termic (q)
Gradul de separare dorit ntre cei doi componeni;
Presiunea de operare (obligatoriu sub presiunea critic a amestecului);
-
26
Raia minim de reflux;
Raia real de reflux;
Numrul real de talere
Numrul de talere teoretice/echilibre;
Numrul minim de talere teoretice/echilibre;
Tipul de condensare:- total;- parial.
Gradul de subrcire (dac exist) al refluxului;
-
27
Tipul de refierbtor:- parial;-
total.
Modul de realizare a contactrii (talere, umpluturi sau umpluturi structurate);
Inlimea coloanei;
Localizarea talerului de alimentare;
Diametrul coloanei.
-
28
Precizri:
dac fracia de vapori n alimentare crete:- crete raia de reflux (L/D) necesar;- scade raia de stripare (V/B) necesar.
presiunea pe coloan trebuie stabilit n funcie de temperatura distilatului care trebuie s fie mai mare cu 6
8C dect temperatura apei de rcire (ap recirculat de obicei, cu temperatur minim de 28C);
dac acest lucru nu este posibil se utlizeaz diferii ageni de rcire (ap de pu, sole, ageni frigorifici de diferite nivele termice);
-
29
dac presiunea rezultat este sub presiunea atmosferic, se lucreaz adesea la o presiune ceva mai mare dect presiunea atmosferic (1.2
1.3 bar n condensator) pentru evitarea operrii sub vacuum, dar limitat la cazurile n care temperatura la baz crete peste temperatura limit (descompunere, polimerizare, coroziune excesiv, diferite reacii); n acest caz operarea sub vacuum este necesar;
pentru (1) alimentare dat, (2) grad de separare impus i (3) presiune de operare, exist o raie minim de reflux care corespunde unui numr infinit de talere teoretice/echilibre;
un numr minim de talere teoretice/echilibre exist pentru o raie infinit de reflux;
Concluzie: o variant de proiectare uzual este definit de:
- un numr de talere teoretice/echilibre;- raie de reflux.
-
30
L, x1
V, y1
L, x3
F, x0F
L, xf+1
L, xn-1L, xn
V, y2V, y3
V, yf-1V, yfV, yf+1
V, yn-1
1
0
2
f-1
n-1
n
D, xD
B, xB
V, yn
L, xn
n+1 (B)
L, x =0 xD
3
L, xf-1 f
L, x2
L, xf f+1
V, y1
V, yB
III
III
IV
V
Configuraia unei coloanede fracionare precis:
- coloan- anexe- talere- fluxuri- contururi de bilan
Figura 8.16
-
31
Metoda graficMetoda grafic McCabe McCabe--Thiele (1925)Thiele (1925) pentru pentru determinarea numrului de talere teoretice determinarea numrului de talere teoretice n n
fracfracionarea amestecurilor binareionarea amestecurilor binare
F,x0F
V
L D, xD
B, xBL
V
1
f
n
Zona derectificare
Zona destripare
Coloana const din:
un numr n
de talere teoretice aranjate n dou secii
(1) rectificare i(2) stripare;
un condensator total
un refierbtor parial.Figura 8.17
-
32
Alimentarea (debit molar F) compus din -
componentul mai volatil/uor (cheie uor, CU) i din
-
componentul mai puin volatil/greu (cheie greu, CG) este introdus pe talerul f.
Compoziia alimentrii este de x0F , exprimat ca fracia molar a componentului mai volatil, poate fi, la presiunea talerului de alimentare (1) lichid, (2) vapori sau (3) amestec lichid-vapori.
-
33
Compoziia distilatului, exprimat ca fracia molar a componentului mai volatil, este xD .
Compoziia produsului de baz, exprimat ca fracia molar a componentului mai volatil, este xB .
Compoziiile corespunztoare ale componentului mai greu sunt (1) 1-x0F pentru alimentare, (2) 1-xD pentru distilat i (3) 1-xB pentru produsul de baz.
-
34
Scopul fracionrii este s produc din alimentare un distilat mai bogat n componentul mai volatil (CU), notat de aici cu 1, componentul mai puin volatil (CG), notat de aici cu 2, s se concentreze n produsul de baz.
Uurina separrii este dat de volatilitatea relativ .
2/1/B
B
A
A
B
ABA
xyxy
KK
2
1
2
1
2
12/1 P
P
PPPP
KK Pentru amestecuri ideale
11
x
xy
(8.3)
(8.4)
(8.5)
-
35
Date de intrareNotaie Semnificaie
F Debit molar total al alimentrii
Compoziia alimentrii (fracie molar component 1)
Presiunea pe coloan (constant pe coloan)
Condiia termic a alimentrii (la presiunea colaonei)
Curba de echilibru lichid
vapori
Tip de condensator
Tip de refierbtor
Compoziia distilatului i a produsului de baz sau/i
Gradele de recuperare ale componenilor
Coeficient de reflux
F
Fx0
Pq
Dx Bx
minRRc
21,
-
36
Rezultate
Notaie Semnificaie
Debit molar de distilat
Debit molar de produs de baz
Numr minim de talere teoretice
Raie minim de reflux
Raie real de reflux
Raie real de stripare
Numr de talere teoretice
Localizarea optim a talerului de alimentare
Compoziii lichid i vapori pe fiecare taler
DB
minNminR
DLR /BVVB /
'Noptf
Capitolul 8Slide Number 2Slide Number 3Coloana de fracionareSlide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Tipuri de coloane de fracionare precis (1/3)Tipuri de coloane de fracionare precis (2/3)Tipuri de coloane de fracionare precis (3/3)Tipuri de condensare (1/3)Tipuri de condensare (2/3)Tipuri de condensare (3/3)Tipuri de refierbtoare (1/5)Tipuri de refierbtoare (2/5)Tipuri de refierbtoare (3/5)Tipuri de refierbtoare (4/5)Slide Number 21Clasificarea metodelor de calculSlide Number 23Metode de calculFactorii care influeneaz proiectarea i analiza procesului de fracionare a amestecurilor binareSlide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29Slide Number 30Metoda grafic McCabe-Thiele (1925) pentru determinarea numrului de talere teoretice n fracionarea amestecurilor binareSlide Number 32Slide Number 33Slide Number 34Slide Number 35Slide Number 36