Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Расчет непрерывной ректификации бинарной смеси».

Вариант № 26

Выполнила: студентка IV курса, группы О-45

Фролова А.М.

Проверила: доцент кафедры

Сальникова Л.С.

Москва 2014

Оглавление

1. Введение..................................................................................................................5

2. Технологическая схема установки и её описание...............................................6

3. Подбор конструкционного материала..................................................................8

4. Основные физико-химические свойства..............................................................9 4.1. Физико-химические свойства компонентов смеси......................................9 4.2. Расчёт физико-химических свойств разделяемой смеси...........................11

5. Технологический расчёт......................................................................................13 5.1. Производительность колонны по дистилляту и кубовому остатку из уравнения материального баланса колонны......................................................14

5.2. Определение флегмового числа...................................................................14

5.3. Уравнения рабочих линий............................................................................15

5.4. Средние массовые расходы по жидкости для верхней и нижней частей колонны.................................................................................................................16

5.5. Средние массовые расходы по пару............................................................17

5.6. Определение физико-химических величин................................................17

5.7. Расчёт скорости пара и диаметра колонны.................................................20

5.8. Расчёт КПД колонны и числа тарелок.........................................................21

5.9. Определение высоты колонны.....................................................................22

5.10. Тепловой расчёт установки........................................................................23

6. Расчёт и подбор вспомогательного оборудования............................................25

6.1. Подбор теплообменников.............................................................................25

6.1.1. Расчёт дефлегматора...........................................................................25

6.1.2. Расчёт холодильника дистиллята.......................................................27

6.1.3. Расчёт кипятильника...........................................................................29

6.1.2. Расчёт холодильника кубового остатка............................................30

6.1.2. Расчёт подогревателя исходной смеси..............................................32

6.2. Расчёт толщины тепловой изоляции...........................................................34

6.3. Расчёт и выбор диаметров штуцеров и трубопроводов............................35

6.4. Расчёт и подбор ёмкостей............................................................................40

6.5. Подбор конденсатоотводчиков....................................................................41

6.1. Подбор теплообменников............................................................................42

6.6. Расчёт и подбор насосов..............................................................................46

7. Механический расчёт..........................................................................................46

7.1. Расчёт толщины обечайки...........................................................................46

7.2. Расчёт толщины днища и крышки..............................................................47

7.3. Подбор фланца к крышке............................................................................48

7.4. Подбор опоры колонны...............................................................................49

8. Заключение..........................................................................................................50

9. Список использованной литературы.................................................................51

Основные условные обозначения

а - удельная поверхность, м²/м³

D - коэффициент диффузии, м²/с;

d - диаметр, м;

F - расход исходной смеси, кг/с;

G - расход паровой фазы, кг/с;

g - ускорение свободного падения, м2/с;

Н, h - высота, м;

К - коэффициент массопередачи;

L - расход жидкой фазы, кг/с;

М- мольная масса, кг/кмоль;

N - число теоретических ступеней разделения;

n - число единиц переноса;

D - расход дистиллята, кг/с;

R - флегмовое число;

Т, t - температура;

U - плотность орошения, м³/(м²*с);

W - расход кубовой жидкости, кг/с;

v - скорость пара, м/с;

х - концентрация жидкой фазы;

у - концентрация паровой фазы;

Р - коэффициент массоотдачи;

ɛ - свободный объем, м³/м³;

µ - вязкость, Па*с;

- плотность, кг/м³;

- поверхностное натяжение, И/м;

Re - критерий Рейнольдса;

Индексы:

хф - параметры хлороформа;

б – параметры бензола;

в - укрепляющая (верхняя) часть колонны;

н - исчерпывающая (нижняя) часть колоны;

F - параметры исходной смеси;

D- параметры дистиллята;

W - параметры кубовой жидкости;

х - жидкая фаза;

у - паровая фаза;

ср - средняя величина; э - эквивалентный размер.

Введение

Разделение жидких и газообразных смесей имеет большое значение в химической и нефтехимической промышленности. Особенно важно выделение компонентов в чистом виде в производстве полимеров с повышенными физико-химическими свойствами, полупроводников, изотопов и т.д. Для разделения смесей на индивидуальные компоненты среди других методов широкое применение нашел метод ректификации.

Ректификация - массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки, тарелки), которые также применяются в процессе адсорбции. Поэтому методы подхода к расчету и проектированию ректификационных и абсорбционных установок имеют много общего. Тем не менее, ряд особенностей процесса ректификации (различное соотношение нагрузок по жидкости и пару в нижней и верхней частях колонны, переменные по высоте колонны физическое свойство фаз и коэффициент распределения, совместное протекание процессов массо- и теплопереноса) осложняет его расчет.

Смесь хлороформа с бензолом - бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом. Подобно другим органическим соединениям, смесь не агрессивна по отношению к металлам и сплавам. Эти материалы не коррозируют даже при наличии примеси воды.

Бензол применяется для получения многих полупродуктов в производстве красителей, лаков, фармацевтических препаратов. Смесь паров бензола с воздухом образуют взрывоопасную смесь. Малые концентрации паров при многократном воздействии вызывают изменение состава крови и нарушают нормальную функцию кроветворных органов. Хроническое отравление парами может вызвать смерть.

Хлороформ имеет сладковатый запах, он прозрачен и не образует взрывоопасных смесей с воздухом. Данное вещество приобрело большое значение как исходная субстанция для синтеза фреонов. Он используется как растворитель в лабораторной практике и в технике. Хлороформ имеет наркотические и анестезиологические свойства.