Курсовая с практикой на тему Проектирование ректификационной колонны

Содержание:

Введение. 3

1. Описание основного процесса. 4

1.1 Уравнение материального
баланса в общем виде. 6

1.2 Допущения при составлении
материального баланса. 6

1.3Уравнения верхней и нижней
частей колонны.. 7

1.4 Флегмовое число. 7

1.5 Описание схемы непрерывной
ректификации. 7

2. Описание насадочной колонны
ректификации. 10

2.1. Основные элементы
конструкции. 10

2.2. Описание работы насадочной
колонны.. 10

2.3 Эскиз насадочной колонны.. 11

3. Расчетная часть. 13

3.1 Исходные данные. 13

3.2 Материальный баланс
установки  и рабочее флегмовое число. 13

3.3 Определение скорости пара и
диаметра колонны.. 21

3.4 Определение высоты насадки. 24

4. Технологический расчет  дефлегматора. 29

Заключение. 36

Список использованной литературы.. 37

Введение:

Нефтехимическая
промышленность Российской Федерации развивается прогрессивно и играет
важнейшую роль в экономическом развитии государства. Она является одной из
наиважнейших, так как благодаря ее развитию другие отрасли промышленности
обеспечиваются необходимым сырьем. Так же попутно развиваются новые
направления. Развитие нефтехимической промышленности влечет за собой улучшения
в производственных процессах других отраслей промышленности, которые напрямую
зависят от нее.

Новые разработки в
химической отрасли способствуют ускорению процесса утилизации отходов, а также
их переработке.

Развитие
нефтехимического комплекса важно. В современном мире потребности проживающих в
нем людей постоянно растут. Сельское хозяйство, а также повседневный быт
требуют производства все новых и новых разновидностей той или иной продукции.

Главной стратегической
задачей нефтехимических комплексов государства является полноценное обеспечение
необходимыми материалами и сырьем вышеперечисленных отраслей промышленности с
целью увеличения конкурентоспособности той продукции, что производится ими. В
случае если по скорости развития и по объемам производимой продукции российские
предприятия отстанут от мирового уровня, то отечественная продукция в
нефтехимической отрасли утратит свою конкурентоспособность по отношению к
продукции предприятий других государств. И такой поворот событий может повлечь
за собой значительный спад в сфере экономики страны.

Вот почему в нынешний
период времени нефтехимическая промышленность России должны максимально
эффективно работать и производить необходимые объемы сырья и материалов для
других отраслей промышленности, соответствуя мировому уровню производства
подобной продукции. Качество и широкий ассортимент – главные правила
российского производства.

Заключение:

Ректификация –
разделение многокомпонентной смеси на чистые фракции, имеющие разную
температуру кипения, путем многократного испарения жидкости и конденсации пара
на контактных устройствах (насадках) в специальных противоточных башенных
аппаратах.

С физической точки
зрения ректификация возможна, поскольку изначально концентрация отдельных
компонентов смеси в паровой и жидкой фазах отличается, но система стремится к
равновесию – одинаковому давлению, температуре и концентрации всех веществ в
каждой фазе. При контакте с жидкостью пар обогащается легколетучими
(низкокипящими) компонентами, в свою очередь, жидкость – труднолетучими
(высококипящими). Одновременно с обогащением происходит обмен теплом.

В данной курсовой
работе был проведен расчет ректификационной установки по разделению бинарной
смеси хлороформ-бензол по заданным параметрам (производительности, содержанию
легкокипящего компонента в исходной смеси, кубовом остатке и дистилляте) были
определены:

— количество дистиллята
и кубового остатка;

— расход пара на
подогрев и испарение смеси;

— расходы охлаждающей
воды на дефлегматор и охладитель дистиллята;

— основные размеры
ректификационной установки.

Контроль процесса
должен осуществляться термометрами сопротивления, манометрами, расходомерами и
указателями уровня.

Фрагмент текста работы:

1.
Описание основного процесса Ректификация — один из
способов разделения жидких смесей основанный на различном распределении
компонентов смеси между жидкой и паровой фазами. В качестве аппаратов служащих
для проведения ректификации используются ректификационные колонны — состоящие
из собственно колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и
жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсация
пара — куба и дефлегматора. Колонна представляет собой вертикально стоящий
полый цилиндр внутри которого помещен фигурный кусковой материал — насадка. Куб
и дефлегматор — это обычно кожухотрубные теплообменники (находят применение
также трубчатые печи и кубы-испарители.

Назначение насадки —
разделение межфазной поверхности и улучшение контакта между жидкостью и паром.
В качестве насадки ректификационных колонн обычно используются кольца, диаметр
которых равен их высоте.

Как в насадочных, так и в
тарельчатых колоннах кинетическая энергия пара используется для преодоления
гидравлического сопротивления контактных устройств и для создания динамической
дисперсной системы пар — жидкость с большой межфазной поверхностью. Существуют
также ректификационные колонны с подводом механической энергии, в которых
дисперсная система создаётся при вращении ротора, установленного по оси
колонны. Роторные аппараты имеют меньший перепад давления по высоте, что
особенно важно для вакуумных колонн.

По способу проведения
различают — непрерывную и периодическую ректификацию. В первом случае
разделяемая смесь непрерывно подается в ректификационную колонну, а из колонны
непрерывно отводятся две или более число фракций, обогащенных одними
компонентами и обедненных другими. Полная колонна состоит из двух секций
укрепляющей и исчерпывающей. Исходная смесь (обычно при температуре кипения)
подается в колонну, где смешивается с так называемой извлеченной жидкостью,
стекающей по контактным устройствам (тарелкам или насадке) исчерпывающей секции
противотоком к поднимающемуся потоку пара. Достигая низа колонны, жидкость
обогащается тяжелолетучими компонентами. В низу жидкость частично испаряется в
результате нагрева подводящимся теплоносителем, и пар снова поступает в
исчерпывающую секцию. Пройдя её, обогащенный легколетучими компонентами, пар
поступает в дефлегматор, где обычно полностью конденсируется подходящим
хладагентом. Полученная жидкость делится на два потока — дистиллят и флегму.
Дистиллят является продуктовым потоком, а флегма поступает на орошение
укрепляющей секции, по контактным устройствам которой стекает. Часть жидкости
выводится из куба колонны в виде так называемого кубового остатка (также
продуктовый поток).

Если исходную смесь нужно
разделить непрерывным способом на число фракций больше двух, то применяется
последовательное либо параллельно — последовательное соединение колонн.

При периодической
ректификации исходная, жидкая смесь единовременно загружается в куб колонны,
ёмкость которой соответствует желаемой производительности. Пары поступают в
колонну и поднимаются к дефлегматору, где происходит их конденсация. В
начальный период весь конденсат возвращается в колонну, что отвечает режиму
полного орошения. Затем конденсат делится на дистиллят и флегму. По мере отбора
дистиллята (либо при постоянном флегмовом числе, либо с его изменением из
колонны выводятся сначала легколетучие компоненты, затем среднелетучие и так
далее). Нужную фракцию (или фракции) отбирают в соответствующий сборник.
Операция продолжается до полной переработки первоначально загруженной смеси.

Основные области
промышленного применения ректификации — получение отдельных фракций и
индивидуальных углеводородов из нефтяного сырья в нефтеперерабатывающей и
нефтехимической промышленности, окиси этилена, акрилонитрила, акрилхлорсиланов
— в химической промышленности. Ректификация широко используется и в других
отраслях народного хозяйства: коксохимической, лесохимической, пищевой,
химико-фармацевтической промышленностях. 1.1 Уравнение материального баланса в общем виде