Расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси ацетон-этанол-Процессы и аппараты химической технологии-Оборудование транспорта и хранения нефти и газа-Курсовая работа

расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси ацетон-этанол-Процессы и аппараты химической технологии-Оборудование транспорта и хранения нефти и газа-Курсовая работа
Данный курсовой проект ставит целью закрепление знаний полученных при изучении курса ПАХТ. Его основой является расчёт ректификационной установки для разделения смеси ацетон-этанол.
Процессы разделения жидких и газовых смесей играют важную роль во многих отраслях промышленности. Одним из таких процессов является ректификация. Ректификацию широко используют в промышленности для полного разделения смесей летучих жидкостей, частично или целиком растворимых одна в одной.
Сущность процесса ректификации сводится к выделению из смеси двух или более жидкостей с различными температурами кипения. Это достигается нагреванием и испарением такой смеси с последующим многократным тепло- и массообменом между жидкой и паровой фазами. Как следует из теории массообменных процессов, при контакте неравновесных паровой и жидкой фаз, в результате которого протекает процессы массо- и теплообмена, система достигает состояния равновесия. При этом происходит выравнивание температур и давлений в фазах и перераспределение компонентов между ними. Такой контакт называют идеальным, теоретическим.
Образованные в результате контакта паровая и жидкая фазы будут отличаться по составу от вступивших в контакт паровой и жидкой фаз. В итоге такого контакта паровая фаза обогатится НКК, а жидкость – ВКК, если жидкость, вступающая в контакт с паром, будет содержать больше НКК, чем жидкость, равновесная с этими парами. Если исходные пары и жидкость находились при одинаковом давлении, то для обеспечения этих условий требуется, чтобы температура вступающих в контакт жидкостей была бы ниже температуры паров. После контактирования температуры пара и жидкости выравниваются, так как система стремится к состоянию равновесия. Производя многократное контактирование неравновесность потоков паровой и жидкой фаз, направляя после каждой ступени пары на смешение с жидкостью, более богаты НКК по сравнению с равновесной с этими парами жидкостью, а жидкость на контакт с паром, более бедными НКК, можно изменить составы фаз желаемым образом. Подобное контактирование фаз по схеме противотока в целом по аппарату осуществляется в специальных аппаратах – в ректификационных колоннах, заполненных различными контактными устройствами: тарелками, насадками и т.п.
Таким образом, процесс ректификации есть диффузионный процесс разделения жидких смесей, компоненты которых различаются по температурам кипения осуществляемой путем противоточного, многократного контактирования неравновесных паров и жидкостей.


Рис.1. Технологическая схема ректификационной установки:
1 – ректификационная колонна; 2 – ёмкость для исходной смеси; 3 – ёмкость для сбора кубового остатка; 4 – ёмкость для сбора дистиллята; 5 – дефлегматор; 6 – подогреватель сырья; 7 – кипятильник; 8 – холодильник дистиллята; 9 – холодильник кубового остатка; 10 – сырьевой насос.

Технологическая схема ректификационной установки представлена на рис.1. Исходная смесь из промежуточной емкости 2 центробежным насосом 10 подается в теплообменник 6, где подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 1 на распределительную тарелку.
Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 7. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка, т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой), которая получается в дефлегматоре 5 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта дистиллята, обогащенного легколетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 8, и направляется в сборник дистиллята 4.
Из кубовой части колонны непрерывно выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в холодильнике кубового остатка 9 и направляется в ёмкость 3.
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравномерный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят с высоким содержанием низкокипящего компонента и кубовый остаток, обогащенный высококипящим компонентом.

Полоцкий государственный университет
Кафедра технологии и оборудования переработки нефти и газа.
Курсовой проект по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»
На тему: "Расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси".
Новополоцк 2016
Разделению на ректификационной установке подвергается бинарная смесь ацетон этанол, массовой расход F = 11 т/ч, Концентрация низкокипящего компонента равна: в сырье = 42" % масс.; в дистилляте = 98" % масс.; в кубовом остатке = 8" % масс. Давление в колонне Р=0,15МПа.

Содержание.
Введение 3
1 РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА 6
2 ПОСТРОЕНИЕ РАВНОВЕСНОЙ И РАБОЧЕЙ ЛИНИЙ (У-Х) И ДИАГРАММЫ T-X,Y 8
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ПАРА И ДИАМЕТРА КОЛОННЫ 14
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТАРЕЛКИ И ДАВЛЕНИЯ В КУБЕ КОЛОННЫ 24
6 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСА 29
7 РАСЧЕТ И ПОДБОР ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ 34
7.1 Подбор подогревателя сырья 34
7.2 Подбор дефлегматора 35
7.3 Подбор кипятильника 36
7.4 Подбор холодильника дистиллята 42
7.5 Расчет и подбор холодильника остатка 42
8 РАСЧЕТ И ПОДБОР СЫРЬЕВОГО НАСОСА 44
9 РАСЧЕТ И ПОДБОР ШТУЦЕРОВ 49
9.1 Расчет и подбор штуцера ввода сырья 49
9.2 Расчет и подбор штуцера вывода дистиллята 50
9.3 Расчет и подбор штуцера ввода флегмы 50
9.4 Расчет и подбор штуцера вывода кубового остатка 51
9.5 Расчет и подбор штуцера вывода горячей струи 52
9.6 Расчет и подбор штуцера ввода горячей струи 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 54
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧИКОВ 55
Состав: Колонна ректификационная, Испаритель, Деталировка (Колпачек), ПЗ. Язык документа

Софт: КОМПАС-3D 2017