4 семестр - Курсовой проект / Расчет ректификационной установки (метанол-вода) - 2003 / 1-ВВЕДЕНИЕ-в7

ВВЕДЕНИЕ

Ректификация – один из самых распространенных технологических процессов в химической, нефтехимической и пищевой отраслях промышленности.

Ректификация – процесс разделения бинарных и многокомпонентных паровых, а также жидких смесей на практически чистые компоненты или на смеси, обогащенные легколетучими или тяжелолетучими компонентами; процесс осуществляется в результате многократного контакта неравновесных потоков пара и жидкости.

Характерной особенностью процесса ректификации является следующие условия образования неравновесных потоков пара и жидкости, вступающих в контакт: при разделении паровых смесей неравновесный поток жидкости образуется путем полной или частичной конденсации уходящего после контакта пара, в то время как при разделении жидких смесей неравновесный паровой поток образуется путем частичного испарения уходящей после контакта жидкости. Неравновесные потоки пара и жидкости, вступающие в контакт, находятся в состоянии насыщения, при этом пар более нагрет, нежели жидкость, и в нем содержится больше тяжелолетучих компонентов, чем в жидкости. После контакта пар обогащается легколетучими компонентами за счет взаимного перераспределения компонентов между фазами. Возможность разделения смесей обусловлена различием относительных летучестей компонентов смеси. Физической основой разделения является массообмен между неравновесными потоками пара и жидкости, двухсторонний при ректификации.

Для заданного разделения смесей используют ректификационные установки, основной частью которых являются ректификационные аппараты, представляющие собой ряд ступеней контакта, соединенные в противоточный разделительный каскад. Наиболее простое конструктивное оформление противоточного каскада достигается при движении жидкости от одной ступени контакта к другой под действие силы тяжести. В этом случае контактные устройства (тарелки) располагаются одно над другим, и разделительный аппарат выполняется в виде вертикальной тарельчатой колонны.

При ступенчатом осуществлении процесса ректификации в колонных аппаратах контакт пара и жидкости на тарелках может происходить в противотоке, в перекрестном токе или смешанном токе фаз. Разделительный эффект, аналогичный многоступенчатому противоточному каскаду достигается путем непрерывного контакта при движении их противотоком в слое насадки, т.е. в насадочных ректификационных колоннах.

Для ректификации бинарной смеси на две фракции, обогащенные легко- и тяжелолетучими компонентами применяется технологическая схема установки с полной ректификационной колонной. В таком аппарате сырье подается в середину колонны на тарелку питания, дистиллят, обогащенный легколетучими компонентами или фракциями, отбирается сверху, а остаток, обогащенный тяжелолетучими компонентами или фракциями, отбирается снизу колонны. Секция колонны, расположенная выше ввода сырья, называется концентрирующей или укрепляющей, секция, расположенная ниже ввода сырья – отгонной или счерпывающей. Нижняя тарелка укрепляющей секции или верхняя тарелка исчерпывающей секции называется тарелкой питания. Для создания жидкостного и парового орошения в полой колонне установка имеет дефлегматор и кипятильник. Ректификация смесей может осуществляться также с водяным паром или инертным газом, которые подаются в нижнюю часть колонны наряду с подогревом или вместо подогрева остатка.

По технологическому назначению ректификационные аппараты подразделяются на колонны атмосферно-вакуумных установок термического и каталитического крекингов, вторичной переработки нефтепродуктов, ректификации газов, стабилизация легких нефтяных фракций и т.д.

Темой курсового проекта является разработка промышленной ректификационной установки для разделения смеси метанол-вода в количестве 4 т/ч состава 33 % масс. метанола.

Ректификационная установка включает в себя подогреватель исходной смеси, ректификационную колонну с кипятильником и дефлегматором, холодильники кубового остатка и дистиллята. Ректификационная колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат тарельчатого типа. Конструкция тарелок –ситчатые.

Кипятильник и дефлегматор подбираются выносными, что позволяет использовать стандартную аппаратуру с любой поверхностью теплообмена, обладающую относительно небольшим гидравлическим сопротивлением и обеспечивает удобство монтажа и обслуживания (замену, чистку и т.п.).

Рассчитывается также вспомогательное оборудование: емкости для исходной смеси, ректификата и кубового продукта, конденсатоотводчики, насосы, трубопроводы.

Проектируемая ректификационная установка должна обеспечивать получение дистиллята и кубового остатка в заданном количестве и заданного состава.

2