Файл: Министерство науки и высшего образования российской федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования тюменский .docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 136
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2
ВВЕДЕНИЕ
Процесс ректификации предназначен для разделения жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции, различающиеся температурой кипения.
Сущность процесса ректификации заключается в тепло- и массообмене между неравновесными потоками пара и жидкости при их непосредственном соприкосновении. В результате взаимодействия потоков пара и жидкости происходит обогащение пара низкокипящим компонентом, а жидкости — высококипящим компонентом смеси.
В результате такого ступенчатого взаимодействия пара и жидкости и происходит разделение исходной смеси на компоненты или фракции.
Целью данного курсового проекта является изучение процесса ректификации, особенностей аппаратов для проведения процесса, а также овладение навыков работы с технической литературой и нормативной документацией.
Задача курсового проекта:
-провести технологический и гидравлический расчет аппарата, определить его габаритные размеры;
Процесс ректификации довольно широко применяется в различных отраслях промышленности, особенно, химической и нефтехимической.
Ректификации подвергают бинарные или многокомпонентые смеси. В зависимости от взаимной растворимости компонентов различают следующие смеси жидкостей:
-с неограниченной растворимостью;
- взаимно нерастворимых;
- ограниченно растворимых.
Разделение осуществляют в колонных аппаратах при многократном контакте фаз. При этом из жидкости испаряется преимущественно НКК, которым обогащаются пары, а из паровой фазы конденсируется преимущественно ВКК, переходящий в жидкость. Обмен компонентами между фазами позволяет получить пары, представляющие собой почти чистый НКК. Эти пары, выходящие их верхней части колонны, после их конденсации дают дистиллят и флегму — жидкость, возвращаемую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися по колонне парами. Снизу колонны удаляется жидкость, представляющая собой почти чистый ВКК — кубовый остаток. Часть остатка испаряют и направляют в колонну для получения восходящего потока пара.
Процессы ректификации могут осуществляться периодически или непрерывно, а также при различных давлениях: при атмосферном, под вакуумом, под повышенном давлением [1].
Схема непрерывно действующей ректификационной установки представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Схема непрерывно действующей ректификационной установки:
1 - ректификационная колонна; (а - укрепляющая часть; б - исчерпывающая часть); 2 - кипятильник; 3 - дефлегматор; 4 - делитель флегмы;
5 - подогреватель исходной смеси; 6 - холодильник дистиллята;
7 - холодильник кубового остатка; 8,9 - сборники; 10 - насосы.
Исходная смесь поступает в теплообменник 5, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 10, в секцию питания.
Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 2. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка xw, т.е. обеднен НКК. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается НКК. Назначение кипятильника - создание потока пара в колонне.
Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают
флегмой, которая имеет тот же состав, что и дистиллят, получаемый в дефлегматоре 3. С верха колонны отводится пар, который представляет собой НКК с некоторым содержанием ВКК.
Выходящая из дефлегматора жидкость делится на два потока: один возвращается на верхнюю тарелку колонны 10 в качестве орошения (флегма), а второй - дистиллят - является товарным продуктом
, который охлаждается в холодильнике 6 и отправляется в сборник 9. Дистиллят охлаждают с целью, чтобы не началось испарение его при хранении.
Кубовый остаток охлаждается в холодильнике 7 и поступает в сборник 8 кубового остатка
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный процесс разделения бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием НКК) и кубовый остаток (с высоким содержанием ВКК) [2].
Несмотря на то, что процесс ректификации хорошо изучен, проводятся исследования, направленные на оптимизацию процесса и качество разделения смесей.
Так, группой авторов предложен способ ректификации, закрепленный патентом РФ № 2437698 от 27.12.2011.
В своей работе авторы предлагают использование дополнительной флегмы при конденсации части паров разделяемых компонентов по высоте колонны на охлаждаемой поверхности и отбор дистиллята. Отношение температуры охлаждаемой поверхности tc к температуре конденсирующегося пара to поддерживают равным te/to=0,6-0,99. Дополнительную флегму до смешения со стекающей жидкостью подвергают частичному испарению с получением вторичного пара теплом поднимающегося пара за счет его конденсации, причем удельную тепловую нагрузку конденсирующего пара на охлаждаемой
поверхности поддерживают равной 102 -105 Вт/м2. Часть паровой смеси поднимающегося и вторичного пара конденсируют, а полученный конденсат вновь подвергают испарению. Часть поднимающегося пара перемещают в поперечном направлении относительно основного потока поднимающегося пара на ступени. Испарение дополнительной флегмы осуществляют в области пониженного давления на ступени. Технический результат: снижение капитальных затрат, уменьшение себестоимости выпускаемого продукта.
| | | | | | КЛ18.030103-3030/31к.5432023.00ЛЗ | |||
| | | | | | ||||
| Изм | Ёист | № докум. | Подпись | Дата | ||||
| Разраб. | Жцракобский Д.В. | | | ОПРЕДЕЁЕШ,, ИЕОКРАЩЕШ | Ёит. | Ёист | Ёистоб | |
| Пробер. | Дерюгина ОЛ | | | | 1 | 1 | ||
| | | | | ТИУ ИЛТИ гр. ХТбз-19-1 | ||||
| Н контр. | | | | |||||
| Ртб. | | | | |||||
ВВЕДЕНИЕ
Процесс ректификации предназначен для разделения жидких смесей на практически чистые компоненты или фракции, различающиеся температурой кипения.
Сущность процесса ректификации заключается в тепло- и массообмене между неравновесными потоками пара и жидкости при их непосредственном соприкосновении. В результате взаимодействия потоков пара и жидкости происходит обогащение пара низкокипящим компонентом, а жидкости — высококипящим компонентом смеси.
В результате такого ступенчатого взаимодействия пара и жидкости и происходит разделение исходной смеси на компоненты или фракции.
Целью данного курсового проекта является изучение процесса ректификации, особенностей аппаратов для проведения процесса, а также овладение навыков работы с технической литературой и нормативной документацией.
Задача курсового проекта:
-
проанализировать процессы ректификации и оборудования с использованием различных литературных источников; -
обосновать выбор конструкции аппарата для реализации рассчитываемого процесса и расчетных методик;
-провести технологический и гидравлический расчет аппарата, определить его габаритные размеры;
-
выполнить чертеж аппарата.
| | | | | | КЛ18.030103-3030/31к.5432023.00ЛЗ | |||
| | | | | | ||||
| Изи | Ёист | № докуй | Подпись | Дата | ||||
| Разраб. | Жцракобский Д.В. | | | | Ёит. | Ёист | Ёистоб | |
| Пробер. | Дерюгина СЛ | | | | 1 | 1 | ||
| | | | | И ИПТИ гр. ХТдз-19-1 | ||||
| // контр. | | | | |||||
| РтЬ. | | | | |||||
-
Литературный обзор-
Общие сведения о ректификации
-
Процесс ректификации довольно широко применяется в различных отраслях промышленности, особенно, химической и нефтехимической.
Ректификации подвергают бинарные или многокомпонентые смеси. В зависимости от взаимной растворимости компонентов различают следующие смеси жидкостей:
-с неограниченной растворимостью;
- взаимно нерастворимых;
- ограниченно растворимых.
Разделение осуществляют в колонных аппаратах при многократном контакте фаз. При этом из жидкости испаряется преимущественно НКК, которым обогащаются пары, а из паровой фазы конденсируется преимущественно ВКК, переходящий в жидкость. Обмен компонентами между фазами позволяет получить пары, представляющие собой почти чистый НКК. Эти пары, выходящие их верхней части колонны, после их конденсации дают дистиллят и флегму — жидкость, возвращаемую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися по колонне парами. Снизу колонны удаляется жидкость, представляющая собой почти чистый ВКК — кубовый остаток. Часть остатка испаряют и направляют в колонну для получения восходящего потока пара.
Процессы ректификации могут осуществляться периодически или непрерывно, а также при различных давлениях: при атмосферном, под вакуумом, под повышенном давлением [1].
| | | | | | КЛ18.030103-3030/31к.5432023.00ЛЗ | |||
| | | | | | ||||
| Изи | Ёист | № докуй | Подпись | Дата | ||||
| Разраб. | Жцракобский Д.В. | | | ЁИТБРАТУРШ ОБЗОР | Ёит. | Ёист | Ёистоб | |
| Пробер. | Дерюгина СЛ | | | | 1 | 9 | ||
| | | | | И ИПТИ гр. ХТдз-19-1 | ||||
| // контр. | | | | |||||
| РтЬ. | | | | |||||
Схема непрерывно действующей ректификационной установки представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 - Схема непрерывно действующей ректификационной установки:
1 - ректификационная колонна; (а - укрепляющая часть; б - исчерпывающая часть); 2 - кипятильник; 3 - дефлегматор; 4 - делитель флегмы;
5 - подогреватель исходной смеси; 6 - холодильник дистиллята;
7 - холодильник кубового остатка; 8,9 - сборники; 10 - насосы.
Исходная смесь поступает в теплообменник 5, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 10, в секцию питания.
Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 2. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка xw, т.е. обеднен НКК. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается НКК. Назначение кипятильника - создание потока пара в колонне.
Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают
| | | | | Ёист | ||
| | | | | | КЛ18.030103-3030/31к.5432023.00ЛЗ | 9 |
| Изм | Ёист | № докум. | Подпись | Дата | | 2 |
флегмой, которая имеет тот же состав, что и дистиллят, получаемый в дефлегматоре 3. С верха колонны отводится пар, который представляет собой НКК с некоторым содержанием ВКК.
Выходящая из дефлегматора жидкость делится на два потока: один возвращается на верхнюю тарелку колонны 10 в качестве орошения (флегма), а второй - дистиллят - является товарным продуктом
, который охлаждается в холодильнике 6 и отправляется в сборник 9. Дистиллят охлаждают с целью, чтобы не началось испарение его при хранении.
Кубовый остаток охлаждается в холодильнике 7 и поступает в сборник 8 кубового остатка
Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный процесс разделения бинарной смеси на дистиллят (с высоким содержанием НКК) и кубовый остаток (с высоким содержанием ВКК) [2].
Несмотря на то, что процесс ректификации хорошо изучен, проводятся исследования, направленные на оптимизацию процесса и качество разделения смесей.
-
Современные исследования. Патент № 2437698
Так, группой авторов предложен способ ректификации, закрепленный патентом РФ № 2437698 от 27.12.2011.
В своей работе авторы предлагают использование дополнительной флегмы при конденсации части паров разделяемых компонентов по высоте колонны на охлаждаемой поверхности и отбор дистиллята. Отношение температуры охлаждаемой поверхности tc к температуре конденсирующегося пара to поддерживают равным te/to=0,6-0,99. Дополнительную флегму до смешения со стекающей жидкостью подвергают частичному испарению с получением вторичного пара теплом поднимающегося пара за счет его конденсации, причем удельную тепловую нагрузку конденсирующего пара на охлаждаемой
| | | | | Ёист | ||
| | | | | | КЛ.18030Ю3-3ОЗО/31к543.2О230ОЛЗ | э |
| Изи | Ёист | № докум. | Подпись | Дата | | 3 |
поверхности поддерживают равной 102 -105 Вт/м2. Часть паровой смеси поднимающегося и вторичного пара конденсируют, а полученный конденсат вновь подвергают испарению. Часть поднимающегося пара перемещают в поперечном направлении относительно основного потока поднимающегося пара на ступени. Испарение дополнительной флегмы осуществляют в области пониженного давления на ступени. Технический результат: снижение капитальных затрат, уменьшение себестоимости выпускаемого продукта.