Проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси "вода - уксусная кислота". Технологическая схема и ее описание. Подбор конструкционного материала. Подробный расчет ректификационной колонны и холодильника дистиллята.
При низкой оригинальности работы "Проект ректификационной установки для разделения бинарной смеси "вода - уксусная кислота"", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Ректификация (от лат. rectus - прямой, простой и facio-делаю), разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты путем двустороннего массообмена и теплообмена между неравновесными жидкой и паровой фазами, имеющими различную температуру и движущимися противоположно друг другу. Ректификация заключается в противоточном взаимодействии паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, получающейся при конденсации паров. Разделение осуществляется обычно в колоннах аппаратах при многократном или непрерывном контакте фаз. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно низкокипящий компонент, которым обогащаются пары, а из паровой конденсируются преимущественно высококипящий компонент, переходящий в жидкость. Эти пары, выходящие из верхней части колонны, после их конденсации в отдельном аппарате дают дистиллят (верхний продукт) и флегму - жидкость, возвращающую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися в колонне парами.1 - емкость для исходной смеси; 2, 9 - насосы; 3 - теплообменник-подогреватель; 4 - кипятильник; 5 - ректификационная колонна; 6 - дефлегматор; 7 - холодильник дистиллята; 8 - емкость для сбора дистиллята; 10 - холодильник кубовой жидкости; 11 - емкость для кубовой жидкости. Исходная смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подается в теплообменник 3, где подогревается до температуры кипения. Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом, жидкостью (флегмой) состава xp, которая получается в дефлегматоре 6 путем конденсации пара, выходящего из колонны.Важно учитывать все виды возможного коррозийного разрушения материалов в агрессивной среде при заданных рабочих параметрах. При выполнении прочностных расчетов в первую очередь сталкиваются с необходимостью оценки общей поверхностной коррозии выбираемого конструкционного материала, характеризующегося проницаемостью ?мм/год. В расчетах аппаратуры на прочность, потеря по толщине материала на коррозию, учитывается соответствующей прибавкой С, определяемой амортизационным сроком службы аппарата и проницаемостью по формуле: C = ?•?, где ? = 0,1 мм/год - коррозионная проницаемость;Обозначим массовый расход дистиллята через и кубового остатка через Рассчитаем и выражаем концентрации питания, дистиллята и кубового остатка в мольных долях.Средние концентрации жидкости: а) в верхней части колонны б) в нижний части колонны Средние мольные массы и плотности пара: Определяем скорость пара в колонне.После определения диаметра колонны подбираем по нормалям и определяем расчетом конструктивные размеры основных элементов колонны и тарелки, количество паровых патрубков, размеры колпачка. Диаметр патрубка принимаем по нормалям НИИХИММАША из ряда: 50, 75, 100, 125, 150 мм. Затем определяем количество колпачков на тарелке. Тогда количество колпачков на тарелке (оно равно количеству патрубков) определяем из соотношения: Диаметр колпачка находим из условия равенства скорости пара в газовом патрубке и в кольцевом сечении колпачка (т.е., если скорости равны, что равны и площади).Число тарелок колонны определяем графическим путем, пользуясь диаграммой y-x [Приложение А.2., рис.П. А.2.]. На диаграмму y - x наносим рабочие линии верхней и нижней части колонны и находим число теоретических тарелок.Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, находим по уравнению:Материал обечайки - сталь Х18Н9Т при t = - 39 OC, [?] = 145 Мпа, ? = 0,8 - сварка выполняется автоматически под слоем флюса с односторонним поваром; P = 1 атм.При этом штуцерами, проводящими жидкость, будем считать: штуцер питания, штуцер отвода жидкости из куба в испаритель, штуцер вывода кубового остатка, штуцер ввода флегмы и штуцер для выхода жидкости на циркуляцию. Скорость жидкости ? принимаем равной 1 м/с и определяем диаметры: 1. штуцер питания и отвода жидкости из куба в испаритель. Штуцерами, проводящими пар, будем считать штуцер выхода дистиллята, штуцер ввода паров из испарителя. Скорость паров принимаем равной ?п = 10 м/с и определим диаметры: 1. штуцер вывода дистиллята: Принимаем штуцер с наружным диаметром патрубка , с условным проходом 2. штуцер ввода паров из испарителя: Принимаем штуцер с наружным диаметром патрубка , с условным проходомПринимаем температуру окружающего воздуха: В качестве материала для тепловой изоляции выбираем совелит (85% магнезин 15% асбест), имеющий коэффициент теплопроводностиРассчитаем и подберем нормализованный вариант конструкции холодильника дистиллята. При средней температуре: Оба теплоносителя - малокоцентрированные водные растворы; поэтому в соответствии примем термические сопротивления загрязнений одинаковыми, равными .В трубном пространстве перепад давления определяют по уравнению, в которой длина пути жидкости равна .
4.4 Расчет стенки цилиндрической опоры и катета сварного шва
4.5 Расчет тепловой изоляции
5. Холодильник дистиллята
5.1 Технологический расчет
4.6 Гидравлическое сопротивление кожухотрубчатых теплообменников
4.7 Расчет штуцеров
Заключение
Приложение
Список литературы
Введение
Ректификация (от лат. rectus - прямой, простой и facio-делаю), разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты путем двустороннего массообмена и теплообмена между неравновесными жидкой и паровой фазами, имеющими различную температуру и движущимися противоположно друг другу. Ректификация заключается в противоточном взаимодействии паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, получающейся при конденсации паров.
Разделение осуществляется обычно в колоннах аппаратах при многократном или непрерывном контакте фаз. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно низкокипящий компонент, которым обогащаются пары, а из паровой конденсируются преимущественно высококипящий компонент, переходящий в жидкость. В результате обмена компонентами между фазами, в конечном счете, пары представляют собой почти чистый низкокипящий компонент. Эти пары, выходящие из верхней части колонны, после их конденсации в отдельном аппарате дают дистиллят (верхний продукт) и флегму - жидкость, возвращающую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися в колонне парами. Снизу удаляется жидкость, представляющая собой почти чистый высококипящий компонент - кубовый остаток (нижний продукт). Часть остатка испаряют в нижней части колонны для получения восходящего потока пара.
По способу проведения различают непрерывную и периодическую ректификацию. В первом случае разделяемая смесь непрерывно подается в ректификационную колонну и из колонны непрерывно отводится в две и более число фракций, обогащенных одними компонентами и обедненных другими. При периодической ректификации исходная жидкая смесь единовременно загружается в куб колонны, емкость которого соответствует желаемой производительности. Операция продолжается до полной переработки первоначально загруженной смеси.
В промышленности для проведения процесса ректификации используют два типа колонн: · тарельчатые, в которых контактные устройства выполнены в виде тарелок, расположенных на определенном расстоянии друг от друга;
· насадочные, в которых контактные устройства заполняют практически весь объем колонны.
Конструкции тарелок весьма разнообразны, часть из них стандартизована. Выбор типа тарелки определяется видом смеси, производительностью колонны, требованиями по степени ректификации, качеству разделяемых компонентов (фракций) и т.п. Тарельчатые колонны используются, как правило, в крупнотоннажных производствах.
В тарельчатых контактных устройствах интенсификация процесса тепломассообмена между взаимодействующими жидкой и паровой фазами обеспечивается, в основном, за счет максимально возможного увеличения относительной скорости движения фаз. (Предельная интенсивность процесса достигается при турбулизации двухфазной системы, однако, в традиционных конструкциях тарелок достичь турбулентного течения не удается изза ограничений по скорости паровой фазы, обусловленных "захлебыванием" колонны и недопустимо высокими потерями давления в тарелках).
Насадочные колонны приобретают все более широкое распространение в последние годы. Используемые в них насадки также весьма разнообразны по конструкции и применяемому материалу. Насадочные контактные устройства имеют высокую эффективность, хорошие массовые характеристики, однако, как правило, с ростом диаметра колонны их эффективность резко падает, а некоторые типы насадок теряют работоспособность уже при диаметре колонны 1000 м. Кроме того, они, ка правило, дороже тарельчатых. Поэтому насадочные колонны обычно используются в малотоннажном производстве.
В насадочных контактных устройствах, в отличие от тарельчатых, процесс тепломассообмена осуществляется не за счет организации интенсивного перемешивания взаимодействующих фаз, а за счет увеличения поверхности границы раздела фаз.
Основные области промышленного применения ректификации - получение отдельных фракций и индивидуальных углеводородов из нефтяного сырья в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также получение многих органических и неорганических продуктов в химической технологии. Ректификация широко используется и в других отраслях народного хозяйства: цветной металлургии, коксохимической, лесохимической, пищевой, химико-фармацевтической промышленностях. ректификационная установка вода уксусная
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
