МинобрнаукиРоссии (вариант 9)

федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшегообразования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

Направление 15.03.02 Технологические машины и

подготовки оборудование.

Направленность Оборудование и робототехника переработки пластмасс.

Факультет Механический

Кафедра Процессов и аппаратов

Учебная дисциплина Процессы и аппараты химической технологии

Курс 3 Группа 666

Курсовая работа

Тема Проектирование ректификационной установки

Студент _________________ …………………..

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Руководитель, доцент _________________ В.А. Константинов

(подпись, дата) (инициалы, фамилия)

Оценка за курсовой проект ___________ ____________________

(подпись руководителя)

Санкт-Петербург

2019

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1 Аналитический обзор 7

2 Цели и задачи курсового проекта 9

3 Технологическая схема 10

4 Инженерные расчёты 12

4.1 Технологический расчёт 12

4.1.1 Материальный баланс 12

4.1.2 Определение флегмового числа. Уравнения рабочей линии 14

4.1.3 Определение средних физических величин потоков пара и жидкости 16

4.1.4 Тепловой баланс 25

4.2 Гидравлический расчёт 26

4.2.1 Определение диаметра колонны 26

4.2.2 Расчёт колпачковой тарелки 27

4.2.3 Расчёт сопротивления тарелки 36

4.2.4 Расчёт высоты колонны 37

4.3 Расчет греющего пара в кубе испарителе 42

4.4 Расчёт дефлегматора 43

Выводы по курсовому проекту 52

Список использованных источников 53

ПРИЛОЖЕНИЕ А 55

Введение

В ряде производств химической, нефтяной, пищевой и других отраслей промышленности в результате различных технологических процессов получают смеси жидкостей, которые необходимо разделить на составные части.

Для разделения смесей жидкостей и сжиженных газовых смесей в промышленности применяют способы простой перегонки (дистилляции), перегонки под вакуумом и с водяным паром, молекулярной перегонки и ректификации. Ректификацию широко используют в промышленности для полного разделения смесей летучих жидкостей, частично или целиком растворимых одна в другой.

Сущность процесса ректификации сводится к выделению из смеси двух или в общем случае нескольких жидкостей с различными температурами кипения одной или нескольких жидкостей в более или менее чистом виде. Это достигается нагреванием и испарением такой смеси с последующим многократным тепло и массообменном между жидкой и паровой фазами; в результате часть легколетучего компонента переходит из жидкой фазы в паровую, а часть менее летучего компонента - из паровой фазы в жидкую.

Процесс ректификации осуществляют в ректификационной установке, включающей ректификационную колонну, дефлегматор, холодильник-конденсатор, подогреватель исходной смеси, сборники дистиллята и кубового остатка. Дефлегматор, холодильник-конденсатор и подогреватель представляют собой обычные теплообменники. Основным аппаратом установки является ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жидкости поднимаются снизу, а навстречу парам сверху стекает жидкость, подаваемая в верхнюю часть аппарата в виде флегмы. В большинстве случаев конечными продуктами являются дистиллят (сконденсированные в дефлегматоре пары легколетучего компонента, выходящие из верхней части колонны) и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны).

Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенные давления применяют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового остатка зависят от того, насколько развита поверхность фазового контакта, и, следовательно, от количества орошающей жидкости (флегмы) и устройства ректификационной колонны.

В промышленности применяют колпачковые, ситчатые, насадочные, пленочные трубчатые колонны и центробежные пленочные ректификаторы. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата, назначение которого - обеспечение взаимодействия жидкости и пара. Это взаимодействие происходит при барботировании пара через слой жидкости на тарелках (колпачковых или ситчатых) либо при поверхностном контакте пара и жидкости на насадке или поверхности жидкости, стекающей тонкой пленкой.