Файл: Давление в колонне 760 мм рт ст.doc

Ректификационная колонна с ситчатыми тарелками для разделения смеси ацетон – этиловый спирт. Производительность по исходной смеси 4500 кг/ч. Концентра­ция НКК в исх. смеси 30% (масс.), в дистилляте – 92%, в кубовом остатке 4%.

Давление в колонне 760 мм рт.ст.

Аннотация

В данном курсовом проекте проведен расчет ректификационной колонны непрерывного действия с ситчатыми тарелками для разделения смеси ацетон–этиловый спирт производительностью 45000 кг/час исходной смеси. Выполнен материальный и тепловой балансы, определены основные размеры аппарата и подобраны нормализованные конструктивные элементы. Подобраны испаритель и дефлегматор. Определено гидравлическое сопротивление аппарата.

Содержание

Аннотация

Введение

1. Технологическая схема

2. Выбор конструкционного материала

3. Материальный расчет колонны

3.1. Производительность колонны по дистилляту и кубовому остатку

3.2. Расчет оптимального флегмового числа

3.3. Массовый поток пара в верхней и нижней частях колонны

3.4. Массовые расходы жидкости в верхней и нижней части колонны

4. Расчет диаметра колонны

4.1. Плотности компонентов

4.2. Скорость пара в колонне

4.3. Диаметр колонны:

4.4. Характеристика тарелки

5. Расчет числа тарелок

5.1. Число теоретических тарелок

5.2. Средний к.п.д. тарелки

5.3. Высота колонны

6. Гидравлический расчет колонны

6.1. Гидравлическое сопротивление сухой тарелки

6.2. Гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения

6.3. Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя

6.4. Полное сопротивление тарелки

6.5. Суммарное гидравлическое сопротивление рабочей части колонны

7. Тепловой расчет колонны

7.1. Расход теплоты отдаваемой воде в дефлегматоре

7.2. Расход теплоты в кубе испарителе

8. Конструктивный расчет

Выводы

Литература

Введение

Для разделения смеси жидкости обычно прибегают к перегонке, основанной на разной температуре кипения компонентов смеси. При испарении компонент с более низкой температурой кипения (НК) переходит в пары, а компонент с более высокой температурой кипения (ВК) остается в жидком состоянии. Для достижения наиболее полного разделения компонентов применяют ректификацию. Ректификация заключается в противоточном взаимодействии паров образующихся при перегонке, с жидкостью, получающейся при конденсации паров.

---

В ректификационном аппарате снизу вверх движутся пары, а сверху подается жидкость, представляющая собой почти чистый НК. При соприкосновении поднимающихся паров со стекающей жидкостью происходит частичная конденсация паров и частичное испарение жидкости. При этом из паров конденсируется преимущественно ВК, а из жидкости испаряется преимущественно НК. Таким образом, стекающая жидкость обогащается ВК, а поднимающиеся пары обогащаются НК, в результате чего выходящие из аппарата пары представляют собой почти чистый НК. Эти пары поступают в конденсатор, называемый дефлегматором, и конденсируются. Часть конденсата, возвращаемая на орошение аппарата, называется флегмой, другая часть отводится в качестве дистиллята.

Как и для всех массобменных процессов эффективность ректификации зависит от поверхности контакта фаз. Для увеличения поверхности массобмена используют различные контактные устройства насадочного или барботажного типа. Наиболее распространенными ректификационными установками являются барботажные колонны с различными типами тарелок: колпачковыми, ситчатыми, провальными и т.п. Наиболее универсальны колонны с колпачковыми тарелками, но при разделении незагрязненных жидкостей в установках с постоянной нагрузкой, хорошо зарекомендовали себя аппараты с ситчатыми тарелками, отличающимися простотой конструкции и легкостью в обслуживании.

1. Технологическая схема

пар


Вода оборотная











Д

---

КР

РЕ

Р














Х1










П

---

Х2

К

















ПЕ1

ПЕ2







Вода оборотная


конденсат



Рис. 1 Технологическая схема ректификационной установки

---

Исходная смесь из расходной емкости РЕ центробежным насосом подается в подогреватель П, где нагревается до температуры кипения и поступает на питающую тарелку ректификационной колонны РК. Стекая по тарелкам жидкость, попадает в куб, из которого поступает в кипятильник К. Из кипятильника пары жидкости поступают в нижнюю часть колонны и двигаются навстречу исходной смеси, барботируя через нее и обогащаясь низкокипящим компонентом. Выходя из колонны пары, попадают в дефлегматор Д и конденсируются. Дистиллят поступает разделитель Р, где разделяется на два потока: одна часть в качестве флегмы возвращается в колонну и стекает по тарелкам вниз, обогащаясь при этом высококипящим компонентом, а другая часть поступает в холодильник Х1, охлаждается и попадает в приемную емкость ПЕ2. По мере работы часть жидкости из куба отводится в холодильник Х2 и поступает в приемную емкость ПЕ1 в качестве кубового остатка.

2. Выбор конструкционного материала

Этанол и ацетон не являются коррозионно-активными веществами, рабо­чая температура в колонне не выше 100 С, поэтому в качестве конструкци­онного материала для основных деталей аппарата выбираем сталь Ст 3 ГОСТ 380 – 94 [2c.59]: которая используется для изготовления деталей химической аппаратуры при работе с неагрессивными средами при температурах от 10 до 200 С.

3. Материальный расчет колонны

3.1. Производительность колонны по дистилляту и кубовому остатку

Температуры кипения и молекулярные массы разделяемых компонентов

	tк, С	МВ, кг/кмоль
ацетон	56	58
этанол	78,3	46

Мольные доли исходной смеси, дистиллята и кубового остатка

= (0,30/58)/[(0,30/58) + (0,70/46)] = 0,254

= (0,92/58) / [(0,92/58) + (0,08/46)] = 0,901

= (0,04/58) / [(0,04/58) + (0,96/46)] = 0,032
Молекулярные массы исходной смеси

---