Проект ректификационной установки с тарельчатой колонной непрерывного действия производительностью 21000 куб.м/час для разделения исходной смеси метиловый спирт-вода - Курсовая работа

Курсовая работа по предмету: Процессы и аппараты химической технологии на тему: Проект ректификационной установки с тарельчатой колонной непрерывного действия производительностью 21000 м3/час для разделения исходной смеси метиловый спирт-водаВозможность разделения жидкой смеси на составляющие ее компоненты ректификацией обусловлена тем, что состав пара, образующегося над жидкой смесью, отличается от состава жидкой смеси в условиях равновесного состояния пара и жидкости. Сущность процесса ректификации рассмотрим на простейшем примере разделения двухкомпонентной смеси, как и в случае нашего задания по курсовому проектированию, где требуется спроектировать ректификационную установку для разделения смеси «бензол-толуол». При ректификации исходная смесь делится на две части: часть, обогащенную легколетучим компонентом (ЛЛК), называемую дистиллятом, и часть, обедненную ЛЛК, называемую кубовым остатком. Обычно ректификационный аппарат состоит из двух частей: верхней и нижней, каждая из которых представляет собой организованную поверхность контакта фаз между паром и жидкостью. Пар для питания ректификационной колонны получается многократным испарением жидкости, имеющей тот же состав, что и кубовый остаток, а жидкость - многократной конденсацией пара, имеющего состав, одинаковый с составом дистиллята.Выполнить проект ректификационной установки с тарельчатой колонной непрерывного действия производительностью 21000 м3/час исходной смеси - метиловый спирт - вода (при нормальных условиях) и начальной концентрации xf =0.6 (массовой доли), концентрации остатка xw=0.03 (массовой доли), концентрации дистиллята xp=0.9 (массовой доли).Исходная смесь поступает со склада в емкость «Е-1» откуда насосом «Н-1» подается в ректификационную колону «К-1» на седьмую тарелку. Кубовый остаток из колонны «К-1» делятся на 2 потока: первый идет на охлаждения водой в холодильнике «ХЛ-1» и далее в промежуточную емкость «Е-2»; второй идет для нагревания жидкости до температуры кипения, нагрев осуществляет кипятильник «КП-1», горячим паром.Материальный баланс всей ректификационной колонны может быть представлен двумя уравнениями: по всему продукту 3.2 Определение молярных концентраций исходной смеси, дистиллята и кубового остатка кмоль/кмоль смеси;y* - (по рис. 1)Задавшись различными коэффициентами избытка флегмы ? (рис. Графически построение ступеней изменения концентрации между рабочей и равновесной лини на диаграмме состава пара - y и состава жидкости - x (рисунок № 3) находим N [1]. Результаты расчетов рабочих флегмового числа представленные на (рис.3.6.1 Средние массовые расходы по жидкости верхней и нижней части колонны. Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости верхней и нижней части колонны определяют из соотношения: ; ; где MP и MF - мольные массы дистиллята и исходной смеси; МВ и МН - средние мольные массы верхней и нижней части колоны.Средняя скорость пара для сетчатых тарелок верхней и нижней части колоны: ректификационная установка метиловый спирт м/с;Диаметр ректификационной колонны: м По каталогу ЦИНТИХИМНЕФТЕМАША, 1991г., «Ректификационные и Абсорберцоионные калонны» для колоны диаметром 1200 мм ОСТ 26-805-73 выбираем сетчатую тарелку ТС-Р2 со следующими конструктивными размерами: Свободное сечение колоны Fc м2 1.13 Относительное свободное сечение тарелки % 11,1Скорость пара в рабочем сечение тарелки: м/сПринимаем следующие размеры сетчатой тарелки: диаметр отверстия do=4 мм, высота сливой перегородки hп=40 мм. Общее гидравлическое сопротивление тарелки определяется по формуле: где: DPCYX - сопротивление сухой тарелки, Па; DPS - сопротивление, вызванное силами поверхностного натяжения, Па; Гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения: Па; Vx - Объемный расход жидкости, k =?пж/?х - отношение плотности парожидкостного слоя (пены) к плотности жидкости, принимаемое приближено равным 0,5; П - периметр сливной перегородки. м3/с;Проверяем выбранное расстояние между тарелками: минимальное расстояние между ними должно быть равным: м; Выбранное ранее расстояние между тарелками Нмин = 400 мм подходит.Определим коэффициент динамической вязкости для пара: Па.с;Для того чтобы определить коэффициент диффузии при средней температуре, не обходимо рассчитать коэффициент диффузии Dx20 при 20ОС: м2/с;Значение коэффициента массоотдачи в паровой фазе: ; Так как величина m является переменной по высоте колонны, находим ее значения для различных концентраций, используя диаграмму y - x. Предварительно на диаграмму наложим кривую равновесия и линии рабочих концентраций при рабочем значении флегмового числа R = 1.62 (рис.7). Для каждого значения x определяем по диаграмме величины (y* - y) и (x - x*) как разность между равновесной и рабочей линиями, а затем по этим значениям находим m (Таблица 3).Далее подставляем в уравнение общее число переноса на тарелку коэффициента массопередачи Kyf для различных значений x.Результаты заносим в таблицу 63.3693.2652.7322.5622.0471.9461.81.0931.040.9560.750.

Содержание

Введение

1. Задание к курсовому проекту

2. Описание технологической схемы

3. Расчет основного аппарата

3.1 Определение производительности по дистилляту и кубовому остатку

3.2 Определение молярных концентраций исходной смеси, дистиллята и кубового остатка

3.3 Построение равновесной кривой и изобары температур кипеня и конденсации

3.4 Определение минимального флегмового числа

3.5 Определение рабочего флегмового числа

3.6 Средние массовые расходы

3.6.1Средние массовые расходы по жидкости верхней и нижней части колонны

3.6.2 Средние массовые потоки пара верхней и нижней частях колонны

3.7 Определение скорости пара и диаметра колонны

3.7.1 Средняя скорость пара

3.7.2 Диаметр ректификационной колонны

3.7.3 Скорость пара в рабочем сечение тарелки

3.8 Гидравлический расчет тарелок

3.8.1 Гидравлический расчет тарелок в верхней части колонны

3.8.2 Гидравлический расчет тарелок в нижней части колонны

3.8.3 Минимальное расстояние между тарелками

3.9 Высота колонны

3.9.1 Определение вязкости пара в укрепляющей и исчерпывающей части колонны

3.9.2 Коэффициент диффузии жидкости и пара при средней температуре

3.9.3 Коэффициент массоотдачи и массопередачи

3.9.4 Общее число единиц переноса на тарелку

3.9.5 Локальная эффективность

3.9.6 Фактор массопередачи

3.9.7 Число ячеек полного перемешивания

3.9.8 Относительный унос жидкости

3.9.9 К.П.Д. по Мэрфри

3.9.10. Построение кинематической линии

3.9.11 Определение гидравлического сопротивления колонны

4. Расчет проходного диаметра штуцеров колонны и выбор фланцев.

4.1 Штуцер для входа исходной смеси

4.2 Штуцер для выхода пара в дефлегматор

4.3 Штуцер для входа флегмы в колонну

4.4 Штуцер для выхода кубовой жидкости

4.5 Штуцер для входа пара из кипятильника

4.6 Изготовление штуцеров и выбор фланцев

5. Подбор вспомогательного оборудования

5.1 Расчет Дефлегматора

5.2 Расчет Конденсатора

5.3 Расчет Кипятильника

5.4 Расчет Холодильника

5.5 Насос для подачи исходной смеси

5.6 Выбор емкости

5.6.1 Емкость исходной смеси

5.6.2 Емкость дистиллята

5.6.2 Емкость кубового остатка

6. Расчет опор аппарата

7. Тепловой баланс

Заключение

Литература