Ректификационная установка непрерывного действия для разделения бинарной смеси

Введение Исхо!!Нь!е зтаниьп".. Основные таОлицы. Содержание ! . Основные теплофизн чес кис характеристики потоков 1.1 М;нериальный баланс. 1.2 Минимальное фле! мовое число. 1.3 Рабочее флс!.мовое число .. 1.4 1ростроспие рабочих линий ректифнкационной колонны 2. Определение скорости пара и диаметра колонны 2.1 Диаметр колонны по условиям верха.. 2.2 Диаметр ко!Тонны по условиям низа. 23 Скорое ! ь движения пара по колонне. 3. Опрсдсз!сн!!е '!псла та!телок и Высоты колонны..

3.! Определение числа тарелок. 3.2 Высога !арельчагой части. 3.3 Высота колонны 4. 1'идравлический расчет тарелок .. 4.1 1'пдравл пческое сопротивление верхней части колонны. 4.2 Гидрав!и!ческое сопротивление отгонной части колонны. 4.3 Обп!ес гидравлическое сопротивление колонны.

5. Тепловой расчет рскз ификацнонной коз!Онны. 5.1 Расход пепла в конденсагоре-дефлегматоре 5.2 Расход тепла в подогревателе исходной смеси 5.3 Расхо,:! Тепла в водяно~ хо.!Одильнике днстнллята. 5.4 1'всход тепла в водянок! холодильнике кубоВого остатка. 55 Расход !Рек!шего пара. 5.6 Расчет тепловой изоляции 6. Аппаратурное оформление ректифнкационной установки 6.1 Расчет и подбор теплообменной аппаратуры.. 6.1.1 Расчез подогревателя исходной смеси. 6.1.2 Расче! Кон.!Снсатора-дефлегк!атора, . 6.1.3 Рас !Сг испарителя !кипятильника!.

6.1.2!'асчет холодильника куоового остатка 6.1.3 Расчет холодильника дистиллята. 6.2 Расчет цец гробеткного насоса. 6.2.1 Расче1 потерь па трение и местные сопротивления . 6.".2 Выбор насоса .. 6.2.3 ! !редельная высота всасывания насоса. 7.

!3спомогательное оборудование 7.1 Г!одбор емкостей 7.1.1 Емкость для хранения исходной смеси. 7.1.2 Емкосп для дистидлята..... 7.! 3 1-:мкость для кубового остатка 7.2 Расчет и подбор конденсатоотводчиков. 7.2,1 Копденсатоотводчнк для купа-испарнтеля. 7.2.2 Конденсатоотводчик для подогревателя исходной смеси . 8. Расчет и подбор штуцеров и фланцевых соединений ...

8.! Штуцер для подачи исходной смеси. 8.2 Штуцер для вывода паров дистпллята .. 8,3 Штуцер для вывода кубового остатка. 8.4 Штуцер для подачи флес мы в колонну, ' 8.5 Штупер для подсоединения испарителя к колонне 8.6 Штуцер для подачи пара в колону.. 9. Расчет корпуса колонны.

9. ! Расчет и подбор днища. 9.2!'асчст н подбор обечайки . 9.3 Расчет и подбор крышки Список литературы. Рсктификация -один из самых распространенных технологических процессов в химической. нефтяной и других отраслях промышленности. Ректификацией называется процесс переноса комтюнента !'компонентов) между кипящей жидкой и насьпценной конденсируюц!ейся паровой фазами при противотоке этих фаз.

Д~15! Разделения смесей используют ректификационные установки. прелставляюц!не собой ряд ступеней контакта. соединенных в противоточный разделительный каскад. Наиболее простое конструкционное оформление противоточного каскада достигается при движении жидкости. С!!временные ректификационные аппараты должны ~б~ад~ть вы~~~~~и разделительными способностями и производительностью, харак геризоваться достато !ной надежностью и гибкостью в работе, обеспечивать низкие зксплуатацнонныс расходы, иметь небольшую массу и, наконец, быть конструкпионно-простыми и несложными в изготовлении. Последние требования не менее важны.

чем первые, поскольку они не только определяют капитальные затрат!я. по !! в зла~!нтельной мере влияют иа себестоимость продукции. монтаж, ремонг. контроль. испытание и безопаснуЮ эксплуатацию оборудования, Особое значение имеет надежность работы ректификациопных аппаратов. установок, производящих сырье для нефтехимической промышлегц!ости.

Ректифнкацнонные колонны должны отвечать требованиям государственных с'!а!!дар!'Ов. Расчет аппаратов выполняется с целью определения технологического режима процесса. основных размеров аппарата и его внутренних устройств. ооеспсчивающих заданную четкость разделения исходного сырья при заданной производительности. Технологический режим определяется рабочим давлением в аппарате. тсмцературамн всех внешних потоков.

удельного расхода т~пла и холода. Основными размерами щщарата являются его диаметр и высота. Исходные данные. 1'нн рскти[1и!Кационной колонны - колпачковая. Ра [с[е[[яеыая смесь - этт[нол-во ~а. Производительпость цо исходной смеси - 5800 кг[ч. Конце[с[рация [то ПКК: - в исходной смеси - 45'ъ масс. - в дистилляте - 32',о масс.

- в кубовом продукте - 3'~о масс. '1'ехи[сра гура смеси иа выходе в колонну - [ Давление верха колонны - 0.1 МПа. Коэффициент избытка флегмы — Х5. Дав[[ение !.регин[его г[ара - О.З Мпа. Пр~л .л ~с~ий ~ $И~М ст!юит~а к ю Г Г 2~. Равновесные данные системы «жидкость-пар» бинарной смеси «этанол- вода» при р=760 мм рт.ст.(1,013 10'Па). 1 аблнца 1[1в1 Постоянные свойства компонентов смеси этаноп-вода при рабочих температурах Свойства 1 КОХ!1ЮИЕИЗ'0В смеси ! Обозн «!Сии 1 ! Стт?!1?схскс?сть ! С 1 с".Пт!0!а 1 иар!?с?15)?а ?с?влияя с> ~ 8183 ~ 344 ~ 3?От 1 406 6,' 0,160 ! 0«676 0.674 ' 0.68 ' Коаффицис?п ~ !?аропроволпости ' Г 722 970 ~ 973 ( 960 !1лотность ?К.

!КОСТИ 1:? 3 320 346 ; 369 ! 284 ВязкОс?ь ?кнлкости 1аблица№4 Константы свойств рабочих смесей прн 0,1 МПа 1'!араметры Смесь ! нсхолнаа ! лнстнл. ' кубоасост ! 2 О Формула С=ааС,+(1-а)~С„3,785 3,403 4.197 ?килкости Теплота ?=а т-?+(1-а)*т„ паоообр!т!с?вания 880 4 ~ 1018 ! 824.7 ?=С*!+ г Р, Р„ па р„+(1 — ст)ар., 847 776 ! 95! Плотность М а 273 р = — * паров 22«4 273+ т 0.850 ! 1,246 ! 0,740 1 359 ! 408 284 Вязкость ?килкОс'ти Отиоситслытая !,!Е?У«ЬЕСТЬ 3„823 ~ 1.875 9.454 1« ст = =- х — + а Поверхностное ст = РСЬ 16,'> ! 15.19 ив тя?кение !,М*!01 )!ттазы!ия Ко ?()?Фиииент иа!?О11!?Оводиости Плотность ?Инакости ! Т и ! ! 344 ! 419 ' 41с) ' 422 ! ), =а*) +(1-а)' к ~ 0.445 , '0,257 0.666 ! 1. Основные теплофизичеекие характеристики потоков 1 1 йтатернальный баланс.

Баланс по всей смеси: )т; —. П вЂ” и'е = О Баланс по11КК: 11:;а, -П -И'яая =О 5800кля'ч 11; =-"-'- — =-1.611ке 'с 3600 ае -и, . 0.82- 0.45 11;, = 11;, -='--'- =-1.611- ' = 0,7551кг/с) ' а, -а„0.82-0.03 , и, — а, 0,45-0,03 П =- !!л — — '- — '— = 1.611 ' - — ' = 0,856(кг/с) а. — «я 0,82 — 0,03 1.2 Мнннмалвное фле1 мовое число. 11„„„= -= — ' — -'--' = — - — = 0.292 ' х, — у, 0.641 — 0.551 у, — т, 0.551 — 0 243 1,3 Рабочее флегмовое число. л' =- с. л„„„=- 3,5 е 0,202 = 1,022 где о==3,5-коэффициент избытка флегмы.

1.4 Построение рабочих линий ректифнкаиионной колонны. а) !'або 1чо липиго ук)тепля1оп1ей части колонны строим по двум точкам. Г)ервая точка — пересечение диагонали диаграммы х-у с прямой х=-хе. Вторая точка — точка х, 0,641 иа оси ординат Ь = — ' — = — -' — = 0,317. й+! 1,022+1 б) )таба 1у1О ЛИПИГО ОтГОННОй Чаетн КОЛОННЫ таКжЕ СтрОИМ ПО дВуМ тОЧКаМ. Пераая точка — точка пересечения раоочей линии укрепляющей части колонны с прямой х=х,. В горая точка — точка на диагонали диаграммы х у с абсциссой х, у,.' = 0.551(кт1пт эт1'кноль пи)-определяется пе диаграмме х-у 2. Определение скорости пара и диаметра колонны.

2Л Диаметр колонны по условном верха. Плотность !паровой фазы в укрепляющей части колонны определяем по уравнению Мсндс:!сева-Клайперона: р Ис р.Яа 1.10'.35,9 р,, =- — — -" — — ' — 1,228«кг/лча 1 Р. 7; Р. «273+ !а ) 8314(273+ 78 5) Чтобы определи! !ь среднее значение плотности жидкой фазы в колонне, необходимо взял ь плот!!ость зтанола при температуре ь=78,5'С «см.

табл. №3) вверху колонны н гглотность воды при температуре г„— --96,8 С «см. табл. №3) в кубе — испарителе. Илотность ацетона при !с=78,5'С р„„= 743«к,./м') . 11лопюс!ь воды при г„=-96,8'С р.,„=-960(кг/лаа) . Ириннмасм срсднее значение плотности жидкой фазы в колонне: р.„„+ р„„,, 743+ 960 Р., = — "' — '- — ""-'- = -: — — — = 851,5(кг/.н" ). ) Прин!ьмаеы расстояние между тарелками А=О,ЗОм4.

тогда С=0.032'. Скорос гь движения паровой фазы в верхней части колонны: га„=- С ! — "' = 0,032 [ ' = 0.843«л!/с). ., У , „ ~85 1.5 '1 Р,, '1!1.228 Диаметр укрепляюп!ей части колонны определяется по формуле: 40 сl, =,'- -" . где 0- массовый поток паровой фазы.

1[! га„,тв„ Массовь!й поток паровой фазы непостоянен по высоте колонны, его значение щ!редсляют исходя из значения мольного потока О, величина которого постоянна по высгпе колоннь!. и значения молярной массы Мсмеси паров НКК и ВКК. 0 =- П (Л'+ 1) = 0,85611.022 + 1) = 1,731«кф.') Диаметр укрепляющей части колонны равен; [!1, стр,5!2, табл. %. ' [[1. сср.5!2. табл.!У. а[.[1. р.5. [[1. сгрп25, рис 7-2 с/, =..'- —,!,"' ', — 1,46!гн).

*!' р,,ж~„~~ 1,228. 334.0.843 2,2 Дпагнетр колонны но условняаз ннзи. ! 1лотность паровой фазы в отгонной части колонны: р Л1а р..йа ! 10'-18,3 р = — '--'-'-=. — ' " - — — —" — — 0,5951ю/м') Р.7;, 7! 1273+~а) 8314а(273+96,8) Скорость лвигксния паровой фазы в отгонной части колонны: , ! Р,„Г854,9 и„=- Г ' ! —" = 0.032 ~ — ' = 1,211.и/с).

*1~ р„'! 0.595 Чассовый поток паровой фазы в отгонной части колонны: В, =-- — (8+!) Ма = (1+1,022).18З=0,882(к 7с). П 0.856 .М, ' 35.9 Диаметр отгонной части колонны: ,' 4В„! 4 0882 ~ -- — "-- = ~'-- — - — '-' — — — = 1,25(м). ~' р хю„~~ 0.595 334 1.21 Диансзз~ы 5крспля~он!сй и отгонной частей принннасн олннаковыни н равныьп1 й,.=-1400 мм". 2.3 Скорость двнженпя пири по колонне. В отгонной части колоны: 4.0,, 4 0.882 е,,—, " —, ' — 0,96 м7с ~1,' л р„!.4 3,14 0595 И укрсиляюи!сй части колоны; 40„4 1.731 е„— . *' —, * — 0„92 мыс с1, т. р,, 1,4 .3,14.1.228 10 3. Определение числа тарелок и высоты колонны.