Курсовая с практикой на тему Ректификационная установка для разделения смеси бензолтолуол.

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………7
Описание технологической схемы………………………………………..9
РАСЧЕТ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ…………………….11
1 Определение материального баланса установки……………………..11
1.1 Расход дистиллята и кубового остатка……………………………..12
2 Определение оптимального флегмового числа……………………….12
2.1 Пересчет массовых расходов исходной смеси, дистиллята и кубового остатка в мольные …………………………..………………………..12
2.2 Определение минимального флегмового числа…………………..14
2.3 Определение рабочего флегмового числа…………………………14
2.4 Определение числа теоретических тарелок графическим построением………………………………………………………………………14
3 Тепловой баланс…………………………………………………………15
3.1 Определение теплоемкости всех смесей……………………………15
3.2 Определение приход теплоты………………………………………16
3.3 Определение расхода теплоты………………………………………16
3.4 Составление теплового баланса и определение греющего пара….17
4 Определение диаметра и высоты ректификационной колонны……..17
4.1 Определение расхода пара в верхнем и нижнем сечении колонны…………………………………………………………………………..17
4.2 Определение скорости пара в верхнем и нижнем сечение колонны для колпачковых тарелок…….……………………………………………….….19
4.3 Определение диаметра колонны……………………………………20
4.4 Уточнение скорости пара в верхнем и нижнем сечение колонны.20
4.5 Ориентировочный выбор основных размеров колонны и тарелок…………………………………………………………………………….20
5 Определение высоты колонны…………………………………………21
5.1 Определение числа действительных тарелок через средний КПД колонны……………………………………………………………………………21
5.2 Определение высоты тарельчатой ректификационной колонны…22
6 Гидравлическое сопротивление тарельчатой колонны………………23
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………27
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………….28

Введение:

Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).
Ректификационные установки по принципу действия делятся на периодические и непрерывные. В установках непрерывного действия разделяемая сырая смесь поступает в колонну и продукты разделения выводятся из нее непрерывно. В установках периодического действия разделяемую смесь загружают в куб одновременно и ректификацию проводят до получения продуктов заданного конечного состава.
Процессы ректификации являются одними из самых энергоемких процессов химической технологии, и их эффективность часто определяет экономику производства в целом. В ряде случаев на разделение методом ректификации смесей органических продуктов затрачивается до 70 % всей энергии, необходимой для их производства. Поэтому даже относительно невысокие снижение энергозатрат, повышение качества товарных фракций обеспечивают значительный экономический эффект для технологии в целом.
На данный момент синтез оптимальных технологических схем ректификационного разделения является одной из важных проблем в химической технологии. Сложность выбора оптимального технологического решения связана, с одной стороны, с высокой вариантностью схем разделения, а с другой, зависимостью структуры оптимальной схемы от исходного состава питания.
 
Целью курсового проекта является разработка ректификационной  колонны с тарелками колпачкового типа для разделения смеси бензол -толуол производительностью 3900 кг/ч. 
В данном курсовом проекте выполняется проектная разработка аппаратуры ректификационной установки с технологическими, тепловыми и гидравлическими расчетами.

Заключение:

В результате курсового проекта рассчитана ректификационная колонна непрерывного действия для разделения бинарной смеси бензол-толуол.
В качестве ректификационной колонны используется цельносваренный аппарат с колпачковыми тарелками. Высота колонны H= 9,0 м и диаметром D = 1200 мм. Основные детали аппарата изготовлены: корпус из стали 16ГС и 09Г2С, внутренние устройства из стали ВСт3кп2, прокладки штуцеров, фланцев аппарата, фланцев арматуры из паронита.
К достоинствам колпачковых тарелок относятся: высокая интенсивность работы вследствие большой поверхности контакта, устойчивость работы при значительных изменениях нагрузок по газу и жидкости
К недостаткам относятся: высокое гидравлическое сопротивление, сложны по устройству, большие затраты металла, малая предельно допустимая скорость газа.

Фрагмент текста работы:

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Принципиальная схема ректификационной установки представлена на рисунке 1. Для разделения смеси бензол-толуол применяется ректификационное разделение. Процесс разделения требуется проводить непрерывным способом. Так как нам не известны предыдущие стадии процесса, то перед подачей на колонну необходимо предусмотреть накопительную емкость, которая будет обеспечивать непрерывную подачу смеси.
Питание требуется подавать в колонну при температуре кипения, для этого его необходимо подогреть. С этой целью перед подачей на колонну устанавливается теплообменник. Так как исходная смесь этанол — бензол кипит при температуре 80С, то для подогрева, с целью экономии греющего пара, целесообразно использовать тепло кубового остатка.
Исходную смесь из промежуточной емкости центробежным насосом подают в холодильник кубовой жидкости, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну, где состав жидкости равен составу исходной смеси хF.
Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильник.
Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка хw, то есть обеднен легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состав хр, получаемой в дефлегматоре 7 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения-дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 8 и направляется в промежуточную емкость 9 .

Рисунок 1 — Технологическая схема ректификационной установки:
КР- колонна ректификационная; П – подогреватель; К – кипятильник; Д — дефлегматор; Х – холодильник; Р – разделитель; Е – емкость; Н – насос.

Из кубовой части колонны насосом 3 непрерывно выводится кубовая жидкость-продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 4 и направляется в емкость 10.