МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
ГАПОУ «ТЕХНИКУМ НЕФТЕХИМИИ И НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ»
Курсовой проект
По дисциплине: Процессы и аппараты
Обучающегося группы № 658
По специальности 18.02.06 Химическая технология органических веществ
Артемьева Ильи Максимовича
Тема: Рассчитать ректификационную установку разделения бинарной смеси этанола – воды. Исходные данные: Производительность по продукту Gf=6,5 кг/c. Содержание низкокипящего компонента в начальной смеси Xf=28%, в дистиляте Xd=98%, в кубовом остатке Xw=1,8%. Исходная смесь поступает в колонну при температуре кипения, под атмосфером давление. Тип колонны-тарельчатая, тип тарелки-колпачковая.
Нижнекамск 2017
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
ГАПОУ «ТЕХНИКУМ НЕФТЕХИМИИ И НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ»
|
|
ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Обучающегося группы № 658
По специальности 18.02.06 Химическая технология органических веществ
Артемьева Ильи Максимовича
Тема: Рассчитать ректификационную установку разделения бинарной смеси этанол – вода.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЯ
Пояснительная записка:
Содержание. Введение.1.Технологическая часть. 1.1 Назначение и характеристика процесса. 1.2 Физико-химические свойства сырья. 1.3 Описание технологической схемы. 1.4. Обоснование выбора и конструкции проектируемого аппарата.1.5. Правила безопасности при обслуживании проектируемого аппарата. 2 Расчетная часть. 2.1 Расчет материального баланса. 2.2 Технологический расчет. 2.3 Гидравлический расчёт. 2.4 Тепловой расчёт установки. Заключение. Список использованной литературы.
Графическая часть: Чертеж колонны (1 лист)
Консультант работы_____________А.Н. Даутова
Куратор _____________ А.Н. Даутова
Дата выдачи задания «___» _________ 20__ г.
Срок исполнения «___» __________ 20__г.
Председатель методической комиссии _________________________________
«____»___________20__г. |
Согласовано Зам.директора по УМР ___________Г.Х.Ямалиева «____»_________ 20__г. |
С одержание
Введение.
1.Технологическая часть.
1.1 Назначение и характеристика процесса.
1.2 Физико-химические свойства сырья.
1.3 Описание технологической схемы
1.4 Обоснование выбора конструкции проектируемого аппарата
1.5 Правила безопасности при обслуживании проектируемого аппарата.
2.Расчетная часть
2.1 Расчет материального баланса.
2.2 Технологический расчет.
2.3 Гидравлический расчет.
2.4 Тепловой расчёт.
Заключение.
Список использованной литературы.
В ведение
Ректификация – разделение жидких однородных смесей на составляющие вещества или группы составляющих веществ в результате взаимодействия паровой смеси и жидкой смеси. Это массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки, тарелки), аналогичными используемыми в процессе абсорбции.
Возможность разделения жидкой смеси на составляющие её компоненты ректификацией обусловлена тем, что состав пара, образующегося над жидкой смесью, отличается от состава жидкой смеси в условиях равновесного состояния пара и жидкости.
Сущность процесса ректификации рассмотрена на примере разделения двухкомпонентной смеси по заданию на курсовую работу, где требуется рассчитать ректификационную установку для разделения смеси «этиловый спирт-вода».
Ректификационная установка даёт наиболее полное разделение смесей жидкостей, целиком или частично растворимых друг в друге. Процесс заключается в многократном взаимодействии паров с жидкостью – флегмой, полученной при частичной конденсации паров.В ректификационном аппарате снизу вверх движутся пары, а сверху подается жидкость, представляющая собой почти чистый НКК. При соприкосновении поднимающихся паров со стекающей жидкостью происходит частичная конденсация паров и частичное испарение жидкости. При этом из паров конденсируется преимущественно ВКК, а из жидкости испаряется преимущественно НКК. Таким образом, стекающая жидкость обогащается ВКК, а поднимающиеся пары обогащаются НКК, в результате чего выходящие из аппарата пары представляют собой почти чистый НКК. Эти пары поступают в конденсатор, называемый дефлегматором, и конденсируются. Часть конденсата, возвращаемая на орошение аппарата, называется флегмой, другая часть отводится в качестве дистиллята.
Как и во всех массобменных процессах эффективность ректификации зависит от поверхности контакта фаз. Для увеличения поверхности массобмена используют различные контактные устройства насадочного или барботажного типа. Наиболее распространенными ректификационными установками являются барботажные колонны с различными типами тарелок: колпачковыми, ситчатыми, провальными и т.п. Наиболее универсальны колонны с колпачковыми тарелками, но при разделении незагрязненных жидкостей в установках с постоянной нагрузкой, хорошо зарекомендовали себя аппараты с ситчатыми тарелками, отличающимися простотой конструкции и легкостью в обслуживании.
Интенсивное
развитие нефте- и газодобывающей,
нефтехимической, химической и других
отраслей промышленности, постоянное
совершенствование технологического
оборудования для проведения процессов
нефте- и газопереработки, транспортирования
сырья и продуктов требуют подготовки
высококвалифицированных кадров,
способных решать важные практические
задачи. При этом актуальным представляется
знание сущности и физических основ
процессов химической технологии, методов
их проведения, умение разобраться в
устройстве и принципе действия
технологического оборудования,
способность к постоянному самообразованию
и повышению квалификации.
Промышленное производство характеризуется разнообразием технологических процессов - результатом целенаправленной деятельности человека для получения определенных продуктов, предметов и материалов. Аппараты - технические объекты для осуществления технологических процессов.
Для разделения реакционных смесей в большинстве случаев применяется ректификация.
Проводят ректификацию в башенных колонных аппаратах, снабженных контактными устройствами (тарелками или насадкой) — ректификационных
колоннах, в которых осуществляется многократный контакт между потоками паровой и жидкой фаз. Движущая сила ректификации — отличие фактической (рабочей) концентраций компонентов в паровой фазе от равновесной для данного состава жидкой фазы. Парожидкостная система стремится к достижению равновесного состояния. При контакте с жидкостью пар обогащается легколетучими (низкокипящими) компонентами — ЛЛК, а жидкость — труднолетучими (высококипящими) компонентами — ТЛК. Жидкость и пар движутся, как правило, противотоком: пар — вверх, жидкость — вниз, поэтому при достаточно большой высоте колонны в её верхней части можно получить практически чистый целевой компонент.
В зависимости от температур кипения разделяемых жидкостей ректификацию проводят под разным давлением: атмосферным для кипящих при 30-150 °С, выше атмосферного для жидкостей с низкими температурами кипения, например, сжиженных газов, в вакууме для снижения температур кипения высококипящих. Ректификацию можно осуществлять непрерывно или периодически. Колонны для непрерывной ректификации состоят из двух ступеней: верхней — укрепляющей, где пар «укрепляется» — обогащается ЛЛК, и нижней — исчерпывающей, где жидкая смесь исчерпывается — из неё извлекаются ЛЛК и она обогащается ТЛК. При периодической ректификации в колонне производится только укрепление пара. Различают ректификацию бинарных (двухкомпонентных) и многокомпонентных смесей.
Ректификацию широко применяют в промышленности, например, для получения ректификованного этилового спирта, с отделением сивушных масел и альдегидных фракций, для выделения бензинов, керосинов и других фракций из нефти, а также получения компонентов воздуха (кислорода, азота, инертных газов).
Ректификация получила широкое распространение во многих отраслях промышленности для разделения однородных жидких смесей с различной температурой кипения образующих их жидкостей.
Получение практически чистых компонентов может быть осуществлено с помощью ректификации - разделения однородных жидких смесей, не находящихся в термодинамическом равновесии, на составляющие вещества или группы составляющих веществ в результате противоточного взаимодействия паровой и жидких фаз.
Состав паров в процессе ректификации определяется различной летучестью компонентов при одной и той же температуре. Исходя из этого различаютнизкокипящие (легколетучие) и высококипящие (труднолетучие) компоненты. Низкокипящий компонент имеет наибольшее давление паров при данной температуре по сравнению с давлением паров любого другого компонента смеси и соответственно наименьшую температуру кипения при одинаковом для всех компонентов давлении. Компонент, обладающий наименьшим давлением или наивысшей температурой кипения, называется высококипящим компонентом.
Технология разделения реакционных смесей составляет отдельную и довольно специфическую часть химической технологии. Часто разделению подлежат достаточно сложные смеси веществ, включающие в себя продукты основных и побочных реакций и непрореагировавшие исходные вещества.
При разделении смесей обычно не происходит химического превращения веществ. В основе процессов разделения лежат физико-химические закономерности, связанные с особенностями фазового равновесия жидкость-пар и жидкость-жидкость.
В качестве основного оборудования в технологии разделения используются колонны ректификации, экстрактивной ректификации, содержащие соответствующие массообменные элементы, и специальное теплообменное оборудование.
Ректификация получила широкое распространение во многих отраслях промышленности для разделения однородных жидких смесей с различной температурой кипения образующих их жидкостей.
Получение практически чистых компонентов может быть осуществлено с помощью ректификации - разделения однородных жидких смесей, не находящихся в термодинамическом равновесии, на составляющие вещества или группы составляющих веществ в результате противоточного взаимодействия паровой и жидких фаз.
Состав паров в процессе ректификации определяется различной летучестью компонентов при одной и той же температуре. Исходя из этого различают низкокипящие (легколетучие) и высококипящие (труднолетучие) компоненты. Низкокипящий компонент имеет наибольшее давление паров при данной температуре по сравнению с давлением паров любого другого компонента смеси и соответственно наименьшую температуру кипения при одинаковом для всех компонентов давлении. Компонент, обладающий наименьшим давлением или наивысшей температурой кипения, называется высококипящим компонентом.
При сочетании процессов (схем) химического превращения веществ и разделения смесей образуются химико-технологические системы. Оптимальное сочетание указанных процессов проводится на основе соответствующего системного анализа.
Повышение производительности промышленных предприятий связано в первую очередь с интентификацией технологических процессов, совершенствованием производственной аппаратуры при одновременном снижении приведенных затрат и себестоимости продукции.