Проектирование ректификационной установки для разделения смеси бинарной бензол - уксусная кислота, производительностью по дистилляту 200 кг/ч

آ êًٌَîâîى ïًîهêٍه لûëà âûïîëيهيà ïًîهêٍيàے ًàçًàلîٍêà îٌيîâيîé àïïàًàًٍَû ًهêٍèôèêàِèîييîé ٌٍَàيîâêè ٌ ٍهُيîëîمè÷هٌêèى, ٍهïëîâûى è مèنًàâëè÷هٌêèى ًàٌ÷¸ٍîى ٍهïëîîلىهييûُ àïïàًàٍîâ è

Проектирование ректификационной установки для разделения смеси бинарной бензол - уксусная кислота, производительностью по дистилляту 200 кг/ч

Курсовой проект

Химия

Другие курсовые по предмету

Химия

Сдать работу со 100% гаранией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проектирование ректификационной установки для разделения смеси бинарной бензол - уксусная кислота, производительностью по дистилляту 200 кг/ч

 

Введение

 

Ректификация - один из способов разделения жидких смесей основанный на различном распределении компонентов смеси между жидкой и паровой фазами. В качестве аппаратов служащих для проведения ректификации используются ректификационные колонны - состоящие из собственно колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсация пара - куба и дефлегматора. Колонна представляет собой вертикально стоящий полый цилиндр внутри которого установлены так называемые тарелки (контактные устройства различной конструкции) или помещен фигурный кусковой материал - насадка. Куб и дефлегматор - это обычно кожухотрубные теплообменники (находят применение также трубчатые печи и кубы-испарители.

Назначение тарелок и насадки - разделение межфазной поверхности и улучшение контакта между жидкостью и паром. Тарелки, как правило, снабжаются устройством для перелива жидкости. В качестве насадки ректификационных колонн обычно используются кольца, диаметр которых равен их высоте.

Как в насадочных, так и в тарельчатых колоннах кинетическая энергия пара используется для преодоления гидравлического сопротивления контактных устройств и для создания динамической дисперсной системы пар - жидкость с большой межфазной поверхностью. Существуют также ректификационные колонны с подводом механической энергии, в которых дисперсная система создаётся при вращении ротора, установленного по оси колонны. Роторные аппараты имеют меньший перепад давления по высоте, что особенно важно для вакуумных колонн.

По способу проведении различают - непрерывную и периодическую ректификацию. В первом случае разделяемая смесь непрерывно подается в ректификационную колонну, а из колонны непрерывно отводятся две или более число фракций, обогащенных одними компонентами и обедненных другими. Полная колонна состоит из двух секций укрепляющей и исчерпывающей. Исходная смесь (обычно при температуре кипения) подается в колонну, где смешивается с так называемой извлеченной жидкостью, стекающей по контактным устройствам (тарелкам или насадке) исчерпывающей секции противотоком к поднимающемуся потоку пара. Достигая низа колонны, жидкость обогащается тяжелолетучими компонентами. В низу жидкость частично испаряется в результате нагрева подводящимся теплоносителем, и пар снова поступает в исчерпывающую секцию. Пройдя её, обогащенный легколетучими компонентами, пар поступает в дефлегматор, где обычно полностью конденсируется подходящим хладагентом. Полученная жидкость делится на два потока - дистиллят и флегму. Дистиллят является продуктовым потоком, а флегма поступает на орошение укрепляющей секции, по контактным устройствам которой стекает. Часть жидкости выводится из куба колонны в виде так называемого кубового остатка (также продуктовый поток).

Если исходную смесь нужно разделить непрерывным способом на число фракций больше двух, то применяется последовательное либо параллельно - последовательное соединение колонн.

При периодической ректификации исходная жидкая смесь единовременно загружается в куб колонны, емкость, которая соответствует желаемой производительности. Пары поступают в колонну и поднимаются к дефлегматору, где происходит их конденсация. В начальный период весь конденсат возвращается в колонну, что отвечает режиму полного орошения. Затем конденсат делится на дистиллят и флегму. По мере отбора дистиллята (либо при постоянном флегмовом числе, либо с его изменением из колонны выводятся сначала легколетучие компоненты, затем среднелетучие и так далее). Нужную фракцию (или фракции) отбирают в соответствующий сборник. Операция продолжается до полной переработки первоначально загруженной смеси.

Основные области промышленного применения ректификации - получение отдельных фракций и индивидуальных углеводородов из нефтяного сырья в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, окиси этилена, акрилонитрила, акрилхлорсиланов - в химической промышленности. Ректификация широко используется и в других отраслях народного хозяйства: коксохимической, лесохимической, пищевой, химико-фармацевтической промышленностях.

 

 

 

Задание по курсовому проектированию

 

Спроектировать ректификационную установку для непрерывного разделения смеси: бензол - уксусная кислота под атмосферным давлением. Сделать подробный расчет ректификационной колонны и водяного холодильника кубового остатка (режим движения теплоносителей - турбулентный). Куб-испаритель, подогреватель исходной смеси, холодильник дистиллята и воздушный дефлегматор рассчитать приближенно, используя коэффициенты теплопередачи из «Примеров и задач…». Выбрать стандартные аппараты. Сделать чертеж общего вида холодильника и эскиз технологической схемы установки.

Исходные данные для расчета

.Колонна насадочная

2.Производительность установки по дистилляту 270 кг/час

.Концентрация легколетучего компонента в исходной смеси 10 % масс

.Концентрация легколетучего компонента в дистилляте 68 % масс

.Концентрация легколетучего компонента в кубовом остатке 1 % масс

.Температура исходной смеси 25 С°

.Давление греющего пара 3.5 атм. (изб.).

 

 

1.Описание технологической схемы

 

Исходная смесь из промежуточной ёмкости Е1 центробежным насосом H1 подаётся в теплообменник П, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в середину ректификационной колонны КР 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 К. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка, т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой), получаемой в дефлегматоре Д путём конденсации пара, выходящего из колонны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике Х2 и направляется в промежуточную ёмкость ЕЗ.

Из кубовой части колонны насосом непрерывно выводится кубовая жидкость -продукт, обогащённый труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике X1 и направляется в ёмкость Е2.

Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием легколетучего компонента) и кубовый остаток (обогащённый труднолетучим компонентом).

 

 

 

2. Расчёты

 

.1 Расчёт ректификационной колонны

 

Материальный баланс колонны

Производительность колонны по кубовому остатку и дистилляту определим из уравнений материального баланса колонны:

 

 

Отсюда находим:

 

 

Мольные доли воды в дистилляте, исходной смеси и в кубовой жидкости:

 

 

Расход исходной и кубовой жидкости:

 

 

Рабочее флегмовое число

Нагрузки ректификационной колонны по пару и жидкости определяются рабочим флегмовым числом R. Минимальное флегмовое число Rmin определяем по формуле:

 

 

где и - мольные доли легколетучего компонента соответственно в исходной смеси и дистилляте; - концентрация легколетучего компонента в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью,

 

 

Рабочее флегмовое число:

 

 

Относительный мольный расход питания:

 

 

Уравнения рабочих линий:

а) верхней (укрепляющей) части колонны

 

 

б) нижней (исчерпывающей) части колоны

 

 

Диаграмма х-у с рабочими линиями

 

Расчёт средних физических величин для смеси

Средние мольные доли бензола по колонне:

 

 

Средние мольные доли паров бензола по колонне (определяется по уравнениям рабочих линий):

 

 

Средние мольные массы жидкости в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

 

 

Мольные массы исходной смеси и дистиллята:

 

 

Средние массовые доли бензола в верхней и в нижней частях колонны:

 

 

Средние массовые расходы (нагрузки) по жидкости для верхней и нижней частей колонны определим из соотношений:

 

 

Средние массовые потоки пара в верхней и нижней частях колонны соответственно равны:

 

 

Средние мольные массы паров в верхней и нижней части колонны:

 

 

 

Из этого следует:

 

 

Средние температуры пара и жидкости определяем по диагра

Лучшие

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>