Проектирование ректификационной установки - Курсовая работа

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет)" Химическая технология энергонасыщенных материалов Специальность: Автоматическое производство химических предприятийРектификация - один из наиболее распространенных методов разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или более компонентов, позволяющий получать продукты достаточно высокой чистоты. В ходе контакта происходит частичное испарение преимущественно низкокипящего компонента с одновременной конденсацией пара высококипящего компонента. Такой взаимный обмен потоков позволяет получить в виде пара практически чистым более легколетучий компонент. Этот пар конденсируется в дефлегматоре, часть полученного конденсата и является в большинстве случаев конечным продуктом (дистиллят), а другая часть конденсата (флегма), подается в колонну для ее орошения и окончательного обогащения пара.Колонны тарельчатого типа выполняются в виде колонн круглого сечения, по высоте которых расположены той или иной конструкции тарелки, на каждой из которых осуществляется одна ступень контакта. В рассматриваемых колоннах происходит ступенчатый контакт с соединением ступеней противотоком: пар поступает снизу, жидкость подводится сверху. На каждой тарелке в зависимости от ее конструкции может осуществляться прямоток, противоток, перекрестный ток при различной степени перемешивания жидкости от полного смешения до вытеснения. По способу слива жидкости с тарелок тарельчатые аппараты можно разделить на два вида: бензол уксусный тарельчатый холодильник В данном курсовом проекте используется первый вид, т.е. на тарелки со сливными устройствами.Спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения смеси бензол - уксусная кислота под атмосферным давлением.Исходная смесь из расходной емкости Е1 насосом подается в подогреватель П, где нагревается греющим паром до температуры кипения и поступает на питающую тарелку ректификационной колонны КР. Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кубе - испарители К.Производительность колонны по кубовому остатку и исходной смеси определим из уравнений материального баланса колонны: Мольные доли бензола в дистилляте, исходной смеси и в кубовом остатке: Расход кубового остатка и исходной смеси: Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R. Минимальное флегмовое число Rmin определяем по формуле: где и - мольные доли легколетучего компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте; - концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью Средние мольные доли бензола по колонне: Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней части колонны: Средние массовые доли бензола в нижней и в верхней части колонны: Мольные массы исходной смеси и дистиллята: Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны: Средние мольные доли паров бензола по колонне (определяется по уравнениям рабочих линий): Средние мольные массы паров в верхней и нижней части колонны: Средние массовые потоки пара в верхней и нижней части колонны: Средние температуры пара определяем по диаграмме t - y, согласно [1]: при , , приЗададимся скоростью пара и рассчитаем диаметр колонны по соотношению: , По каталогу выбираем ситчатую тарелку диаметром 1 м 2-ого исполнения со следующими конструктивными характеристиками, согласно [4]: Площадь сечения колонны S 0,785 м2 Диаметр отверстий в тарелке 5 ммЛинейная плотность орошения жидкости: Скорость пара в свободном сечении колонны: Для ректификационных колонн с ситчатыми тарелками максимальная скорость пара определяется по следующему соотношению: где h - расстояние между тарелками в колонне (примем h=0,3 м), q - удельный расход жидкости, =1,2, =1,22 - коэффициенты для ситчатых тарелок. т.к. то принимаем для формулы значение удельного расхода жидкости равным 0,00278 м2/сскорость жидкости в переливном устройстве тарелки; условие нормальной работы переливного устройства, в противном же случае избыток жидкости может привести к захлебыванию колонны.В струйном режиме эффективность работы ситчатых тарелок уменьшается, кроме того, для струйного режима отсутствуют определения для определения коэффициентов массоотдачи для процесса ректификации. Максимальную скорость пара в отверстиях тарелки принимают равной 20 м/с. При скоростях пара меньших происходит существенный провал жидкости через отверстия тарелки. Для ситчатых тарелок должно сходиться условие: где - максимальная скорость пара в свободном сечении тарелки, - Высота светлого слоя жидкости на тарелке: Паросодержание барботажного слоя : Высота барботажного слоя: Скорость пара в отверстиях тарелки: Минимальная скорость пара в отверстиях: Как видно, скорость газа в отверстиях выше минимальной, следовательно, тарелки будут работать всеми отверстия

Содержание

Введение

1. Аналитический обзор

2. Цели и задачи проекта

3. Основная часть

4. Инженерные расчеты

4.1 Материальный баланс и рабочее флегмовое число

4.2 Расчет средних физических величин

4.3 Определение диаметра колонны

4.4 Гидравлический расчет тарелок укрепляющей части колонны

4.4.1 Скорость пара в колонне

4.4.2 Скорость жидкости в переливе

4.4.3 Скорости пара в отверстиях тарелки и брызгоунос

4.4.4 Гидравлическое сопротивление тарелок колонны

4.4.5 Числа переноса по газовой фазе

4.4.6 Числа переноса по жидкой фазе

4.4.7 Эффективность тарелки

4.5 Гидравлический расчет тарелок исчерпывающей части колонны

4.5.1 Скорость пара в колонне

4.5.2 Скорость жидкости в переливе

4.5.3 Скорости пара в отверстиях тарелки и брызгоунос

4.5.4 Гидравлическое сопротивление тарелок колонны

4.5.5 Числа переноса по газовой фазе

4.5.6 Числа переноса по жидкой фазе

4.5.7 Эффективность тарелки

4.6 Определение числа тарелок, высоты и гидравлического сопротивления колонны

4.7 Тепловой баланс ректификационной колонны

4.8 Приближенный расчет теплообменной аппаратуры

4.8.1 Куб - испаритель

4.8.2 Холодильник дистиллята

4.8.3 Подогреватель

4.8.4 Дефлегматор

4.8.5 Холодильник кубового остатка

Выводы по курсовой работе

Список использованной литературы