Aus: Walter Bierwerth, Tabellenbuch Chemietechnik, 11. Auflage, Verlag EUROPA-LEHRMITTEL, Europa Nr. 70717, S439 ff
Aufgabenstellung:
In einem Gemisch aus Benzol und Toluol soll durch kontinuierliche Rektifikation der Massenanteil an Benzol angereichert werden.
Die Anlage ist im Fließbild (Fließschema) dargestellt.
Das Gemisch (reines Zweistoffgemisch, ϑV = 20 °C) fällt mit folgender Zusammensetzung zur Trennung an:
|
Benzol: Massenanteil
|
w1 = 25 %
|
|
Toluol:
|
w2 = 75 %
|
Betriebsvorgaben:
Gewünschte Anreicherung: w1 = 0,95 (Kolonnenkopf), der Sumpfablauf soll noch maximal w1 = 0,05 Benzol enthalten.
|
Volumenstrom Zulauf (Feed):
|
qV = 80 L/min
|
|
Länge der Zuleitung (gerade Rohrleitungsstücke):
|
L = 15 m
|
|
Höhendifferenz Feedpumpe/Kolonneneinspeisung (geodätische Höhe):
|
z = 4 m
|
Zulauf zur Kolonne: siedend flüssig
Ablauf aus dem Kopfkondensator: siedend flüssig
Abkühlung des Destillats im Destillatkühler auf ϑ = 40 °C
Kühlwasser steht mit einer relative konstante Zulauftemperatur von ϑ = 20 °C zur Verfügung und soll beim Austritt aus der Anlage nicht wärmer als ϑ = 30 °C sein.
Die Kolonne wird bei Normaldruck betrieben.
Auszulegende Bauteile:
Kreiselpumpe (Feedpumpe): Erforderliche Pumpenleistung über Druckverlust in der Zuleitung
Gemischvorwärmer (elektrische Rohrbeheizung, induktiv): erforderliche Heizleistung?
Trennkolonne (Füllkörperkolonne): erforderliche Anzahl der theoretischen Stufen nach McCabe-Thiele
Kopfkondensator (Rohrbündel-Wärmeaustauscher): erforderliche Austauschfläche
Destillatkühler (Rohrbündel-Wärmeaustauscher): erforderliche Austauschfläche
Destillatvorlage (liegender zylindrischer Pufferbehälter mit Klöpperböden): Füllstandsdiagramm qV = f(h)
Erforderliche Armaturen und sonstige Rohrleitungsteile in der Feedleitung:
2 Bögen (Krümmer) 90°, R/d = 4
1 Durchgangsventil (DIN-Ventil)
1 Absperrhahn (Kugelhahn), 50 % geöffnet
1 Rückschlagventil
1 Wirbelzähler
Fliessbild
Berechnungsschritte
Bestimmung der Siedetemperatur des Feedgemisches mit Hilfe der Antoine-Konstanten (PROPER)
Bestimmung der Dichte des Feedgemisches S. 121 (PROPER)
Bestimmung der Viskosität des Feedgemisches S. 110/111 und S. 75 (PROPER)
Bestimmung der Nennweite für die Feedleitung S. 182 (L1.2)
Berechnung des Druckverlusts in der geplanten Feedleitung S. 209 (FDP / NPSH)
Erforderliche Pumpenleistung S. 227 f. (NPSH)
Elektrische Aufheizung des Feedzulaufs auf Siedetemperatur – erforderliche elektrische Leistung (BIL)
Berechnung der erforderlichen Trennstufenzahl für die Rektifikationskolonne S. 256/257 (RKS)
Bestimmung der erforderlichen Austauschfläche des Kopfkondensators (C1 / WTS)
Bestimmung der erforderlichen Austauschfläche des Destillatkühlers (C1 / KOND)
Füllstandsdiagramm in der Destillatvorlage (TKL)
Dieser Beitrag ist auch verfügbar auf:
English (Englisch)