Организация защиты
Курсовой проект по предмету «Процессы и аппараты» является важной частью учебного процесса, так как показывает степень усвоения учащимся предметов, предусмотренных учебным планом, позволяет проверить его подготовленность к выполнению дипломного проекта, а также дает необходимые практические навыки и расширение теоретических знаний при расчете заданного аппарата.
Курсовой проект основывается на индивидуальной работе учащегося и тем самым развивает в нем инициативу и самостоятельность.
В назначенный день проводится защита курсовой работы.
На защите проводится заслушивание доклад студента по курсовой работе, проводится дискуссии по ее содержанию.
Порядок защиты следующий: доклад (10 мин); ответы на вопросы.
Вопросы могут задаваться по всему курсу «Процессы и аппараты»
На основании защиты выносит решение о соответствии знаний и умений студента, оценивается уровень работы (отл., хор., удовл., неудовл.).
ДОКЛАД. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ.
Доклад – это подготовленный отдельно от курсовой работы краткий отчет о проделанной работе, который содержит в себе основные положения проведённой работы, и выводы о полученных результатах.
Доклад составляется студентом самостоятельно.
В докладе должны быть отражены:
Тема курсовой работы.
Краткое описание свойств разделяемых веществ.
Описание технологической схемы.
Последовательность расчёта аппарата;
Описание конструкции аппарата.
Полученные в ходе расчёта характеристики оборудования.
ПРИМЕР ДОКЛАДА
ЗДРАВСТВУЙТЕ! К защите предоставляется курсовой проект на тему «Рассчитать ректификационную колонну для разделения смеси бензол – толуол производительностью 10 тонн в час по сырью».
Колонна предназначена для разделения смеси бензол – толуол.
Бензол представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом. Молекула бензола это плоский правильный шестиугольник с внутренними углами 120° и расстоянием между атомами углерода 0,139 нм.
Бензол обладает следующими физико-химическими свойствами: температура плавления 5,530C, температура кипения 80,10C, плотность при 20 0C 879, показатель преломления nD20=1,5011, температура вспышки 120C, температура самовоспламенения 5340C, нижний концентрационный предел воспламенения 1,4%, верхний концентрационный предел воспламенения 7,1%.
Практически не растворим в воде Неограниченно растворим в углеводородах, эфирах, хуже - в метаноле, не растворим в этиленгликоле, глицерине; растворяет жиры, каучуки, гудрон, серу, фосфор, иод. Образует азеотропные смеси.
Бензол (С6Н6) применяют для получения многих полупродуктов в производстве красителей, фармацевтических препаратов, применяют как компонент моторного топлива для повышения октанового числа бензина, используют как растворитель и экстрагирующее вещество в производстве лаков и красок.
Применяется в производстве стирола, фенола, циклогексана, анилина, используется как добавка к моторному топливу для повышения октанового числа.
Воздействие при высоких концентрациях приводит к почти мгновенной потере сознания, при малых концентрациях возбуждение, подобное алкогольному. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны 5мг/м3.
Толуол (метилбензол) обладает следующими физико-химическими свойствами: температура плавления 9,5 0C , температура кипения 110,6 0C , плотность при 20 0C 866,9, показатель преломления nD20=1,4969, нижний концентрационный предел воспламенения 1,3%, верхний концентрационный предел воспламенения 6,7%.
Практически не растворим в воде (0,014 %), смешивается со спиртами, эфирами, углеводородами.
Толуол выделяют из продуктов каталитического риформинга бензинов с последовательной экстракцией и ректификацией. Применяется в производстве бензола, бензойной кислоты, нитротолуолов, бензил хлорида и др. используется как растворитель для полимеров, обладает слабым наркотическим действием предельно допустимая концентрация 50 мг/м3.
Разделение смеси производят на ректификационной установке работающей следующим образом (РАССКАЗЫВАЕТ ПОКАЗЫВАЯ ПО СХЕМЕ).
Исходная смесь из сырьевой ёмкости Е-1 насосом Н-1 прокачивается через теплообменник Т-1, где нагревается до температуры питания. Сырьё, нагретое до температуры питания в парожидкостном состоянии поступает в эвапарационную зону ректификационной колонны. В эвапарационной зоне происходит однократное разделение парожидкостной смеси на пар и жидкость.
С верха колонны пары содержащие 97 масс. дол, % бензола, то есть богатые легкокипящим компонентом поступают в холодильник- конденсатор ХК-1, где охлаждаются и конденсируются оборотной водой. Сконденсированные пары самотеком поступают в емкость Е-2, откуда насосом подаются в колонну К-1 для создания нисходящего жидкостного потока в верхней части, а балансовое количество отводится с в виде готового продукта – дистиллята.
С низа колонны отводиться кубовая жидкость содержащая толуола 98,50 масс. дол., %, то есть обогащенная тяжелокипящим компонентом. Часть кубовой жидкости проходить через термосифонный кипятильник обогреваемый 10 атмосферным водяным паром и подаётся под нижнюю тарелку колонны для создания восходящего парового потока в нижней части колонны и поддержания температуры куба, а другая часть кубовой жидкости насосом прокачивается через холодильник, где охлаждается до 30°С оборотной водой и собирается в емкости, откуда по мере необходимости отводиться в виде готового продукта.
Ректификационная колонна рассчитывается в следующей последовательности: исходя из задания производится расчёт материального баланса колонны.
Определяем давление верха колонны, затем по изотерме паровой фазы производится расчёт температуры верха колонны, по изотерме жидкой фазы расчёт температур питания и куба колонны. В результате расчёта определили температурный режим работы колонны:
Минимальное флегмовое число определяется по методу Джиллиленда, а минимальное число теоретических тарелок определяем по уравнению Фенске, затем проводится оптимизация флегмового числа по методу Джиллиленда и определяется оптимальное флегмовое число и оптимальное число теоритических тарелок. Для перехода от теоритических тарелок к практическим производится расчёт КПД тарелки по формуле О,коннели.
Зная оптимальное флегмовое число и температурный режим работы колонны, производится расчет теплового баланса ректификационной колонны и производится расчёт расхода греющего пара, который необходимо подать в термосифонный кипятильник. Расход греющего пара подаваемого в термосифонный кипятильник для реализации процесса ректификации составляет 8 кг/с.
Для определения диаметра колонны рассчитываем максимально допустимую скорость паров по формуле Саундерса-Брауна и плотность пара в исчерпывающей и укрепляющей части колонны.
Затем определяется высота колонны и размер штуцеров и толщина обечайки.
Рассчитанная колонна представлена на чертеже общего вида.
Колонна представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, снабженный приварными эллиптическими днищем и крышкой. В качестве контактных устройств в колонне применяют колпачковые тарелки. В колонне протекает процесс ректификации, т.е. происходит тепло- и массообмен между паром и жидкостью, в результате чего происходит обогащение паров, уходящих с верха колонны легколетучим компонентом, а жидкости тяжелолетучим компонентом.
Рассчитанная колонна имеет следующие характеристики:
Давление верха – 0,1 МПа;
Температура верха колонны – 84 °С;
Температура питания колонны – 96 °С;
Температура куба колонны – 114 °С.
Оптимальное флегмовое число составило – 3,42;
Действительное число тарелок в укрепляющей части – 12 штук;
Действительное число тарелок в исчерпывающей части – 11 штук;
КПД тарелки для укрепляющей части составило 0,6 ,
КПД тарелки для исчерпывающей 0,58.
Диаметр укрепляющей части составляет 1,8 метра,
Диаметр исчерпывающей части 2,0 метра.
Высота колонны 22,4 метра.
В колонне предусмотрены 4 люка для обслуживания и ремонта. Диаметр люка 600 мм, расстояние между тарелками в местах установки люка. В колонне предусмотрены патрубки (ПОКАЗАТЬ): для ввода питания, для ввода орошения, для ввода паров, для вывода паров с верха колонны, для вывода кубовой жидкости.
Основное условие безопасной работы ректификационной колонны это обеспечение герметичности оборудования и поддержание оптимального режима колонны.