Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И.Менделеева
Кафедра Процессов и Аппаратов Химической Технологии
Пояснительная записка
к курсовому проекту по процессам и аппаратам на тему:
Расчет ректификационной установки
Проектировал:
Руководитель проекта:.
Москва 2006
Содержание
Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И.Менделеева 1
1.Задание по курсовому проектированию 3
2.Введение 4
3.Схема установки 6
4.Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число 7
5.Тепловой баланс 11
6.Скорость пара и диаметр колонны 14
7.Высота светлого слоя жидкости на тарелке и паросодержание барботажного слоя 16
8.Коэффициенты массопередачи и высота колонны. 18
Задание по курсовому проектированию
Рассчитать и спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения бинарной смеси бензол/толуол по следующим основным данным:
Производительность по исходной смеси 10 тн/час
Содержание легколетучего компонента в:
а) исходной смеси 15% массов.
б) верхнем продукте (ректификате) 91% массов.
в) нижнем продукте (кубовом остатке) 5% массов.
Тип колонны – тарельчатая
Тип контактных элементов – ситчаные тарелки
Обогрев кипятильника – насыщенный водяной пар
Конденсация паров в дефлегматоре – полная
Охлаждающая среда в дефлегматоре – оборотная вода
Давление в колонне – 760 мм рт. ст.
Введение
Ректификация – это процесс разделения бинарных и многокомпонентных смесей на практически чистые компоненты или их смеси, обогащенные легколетучими или тяжелолетучими компонентами; процесс осуществляется в результате двухстороннего массообмена между неравновесными потоками жидкости и пара. Процесс осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (в данном случае – тарелками). Поэтому методы подхода к расчету и проектированию ректификационных и абсорбционных установок имеют много общего. Тем не менее, ряд особенностей ректификации осложняют его расчет (различное соотношение нагрузок по жидкости и пару в нижней и верхней частях колонны, переменные по высоте колонны физические свойства фаз и коэффициент распределения, совместное протекание процессов массо- и теплопередачи).
Расчет колонны заключается в определении её основных геометрических размеров и подбора вспомогательных устройств (теплообменников, насосов, конденсатоотводчиков и т.д.). К конструкциям массообменных аппаратов предъявляются следующие основные требования: дешевизна, простота в обслуживании, максимально развитая поверхность контакта между фазами и эффективность передачи массы вещества из одной фазы в другую, устойчивость режима в широком диапазоне нагрузок, максимальная пропускная способность по паровой (газовой) и жидкой фазе, прочность конструкции и долговечность.
Описание процесса
Исходную
смесь бензол-толуол из промежуточной
емкости 1 центробежным насосом 2 подают
в холодильник кубовой жидкости 4, где
она нагревается до температуры кипения.
Нагретая смесь поступает на разделение
в ректификационную колонну 6 на тарелку
питания, где состав жидкости равен
составу исходной смеси
Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 5.
Начальный
состав пара примерно равен составу
кубового остатка
,
т.е. обеднен легколетучим компонентом.
Для более полного обогащения верхнюю
часть колонны орошают в соответствии
с заданным флегмовым числом жидкостью
(флегмой) состава
,
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.
Из кубовой части колонны насосом 3 непрерывно выводится кубовая жидкость – продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике 4 и направляется в емкость 10.
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента – бензола) и кубовый остаток (обогащенный труднолетучим компонентом – толуолом).
Схема установки
1 – емкость для исходной смеси
2,3 – насосы
4 – холодильник кубовой жидкости
5 – кипятильник
6 – ректификационная колонна
7 – дефлегматор
8 – холодильник дистиллята
9 – емкость для сбора дистиллята
10 – емкость для кубовой жидкости