Министерство образования и науки Российской ФедерацииГОУ ВПО Череповецкий Государственный УниверситетИнженерно-технический институтКафедра химических технологий и оборудования.Пояснительная запискак курсовому проектупо дисциплине: «Процессы и аппараты химической технологии»«Ректификационная колонна»Выполнила:студентка группы 3ХТ-31 Корепина С. А.Руководитель:доцент, к.х.н. Котенко В.А.Проект защищен с оценкой__________________________ Череповец, 2011г. АннотацияВ настоящее время производство становится еще более важными, сложным и дорогостоящим, а технологиям по разделению веществ и их очистке от примесей уделяется все большее внимание. Основным процессом в химической технологии является ректификация. Показателем эффективности ее является состав целевого продукта. В курсовом проекте рассмотрена тема разделения бинарных смесей с помощью ректификации. Была выбрана наиболее эффективная ректификационная колонна непрерывного действия с колпачковыми тарелками. Определены цели и задачи курсового проекта, рассмотрены физико – химические свойства разделяемых веществ (этилацетат-толуол); приведено описание технологической схемы; выполнен расчет материального баланса, флегмового числа, основных размеров колонны (d = 2000 мм, Н = 8000 мм). Рассчитан тепловой баланс колонны и расход тепла. Также представлен расчет дополнительного оборудования: рассчитаны теплообменники, насосы, ёмкости для исходной смеси и продуктов разделения. Произведен расчет аппарата на прочность и рассмотрены точки контроля. В курсовом проекте представлен список используемой литературы. Основные чертежи: технологическая схема, основной аппарат (ректификационная колонна), дополнительное оборудование (дефлегматор) представлены на бумаге формата А1. Были использованы следующие программы: Advanced Grapher 2.2 – программа для построения графиков, Autodesk AutoCAD 2009 – двух- и трёхмерная система автоматизированного проектирования и черчения. Наш курсовой проект содержит:

1. 
   85 страниц;
   
2. 
   18 рисунков;
   
3. 
   8 таблиц;
   

---

СодержаниеВведение………………………………………………………….………… ……... 5

1. 
   Основные теоретические положения процесса бинарного разделения смеси этилацетат-толуол, с помощью колпачковой ректификационной колонны………………………………………………………………….…..7
   

1.1.Теоретические основы процесса ректификации……………….…......71.2. Выбор конструкционного аппарата................................. …………..151.3. Физико-химическая характеристика продуктов…………………....161.4. Выбор конструкции материала……………………………….……....182. Технологический схема………………………………………………..…...222.1. Материальный баланс колонны………………………………..…...…222.2 Рабочее флегмовое число……………………………………..………..222.3. Средние массовые расходы по жидкости и пару……………….......293. Диаметр колонны и скорость пара…………………………………….......323.1. Средняя температура верха и низа колонны…....................................323.2. Плотности жидкой и паровой фазы …..................................................333.3. Максимальная скорость пара и диаметр колонны в верхней части колонны………………..………………………………………………….…353.4. Максимальная скорость пара и диаметр колонны в нижней части колонны……………………..………………………………………..…...…363.5. Выбор диаметра колонны……………………………………………...373.6. Действительные рабочие скорости паров…………………… ……..384. Высота и полное гидравлическое сопротивление колонны…………….384.1. Выбор тарелки……………………………………………………...…...394.2. Расчет высота переливного устройства тарелки………………….......404.3. Эффективность тарелки в верхней части колонны………………...…434.4. Эффективность тарелки в нижней части колонны…………………..444.5. Высота колонны………………………………………………..........….475. Определение числа и размера колпачков…………………………………..486. Расчет гидродинамического сопротивления ……………………… …..…497. Тепловой баланс………………………………………….…………….…......528. Расчет аппарата на прочность……………………………………………..…558.1. Расчёт толщины стенки обечайки………………………………………558.2. Расчёт толщины днища …………………………………………………558.3. Определение толщины тепловой изоляции …………………………....56

---

9. Расчёт и выбор вспомогательного оборудования……………………….....589.1. Расчёт диаметра трубопроводов………………………………………...589. 2. Расчёт теплообменного оборудования…………………………………639.1. Расчёт дефлегматора……………………………………………………..639.2. Расчёт водяного холодильника кубового остатка……………………..679.3. Расчёт водяного холодильника дистиллята…………...………………..699.4. Расчёт куба-испарителя…………...……………………………………..709.5. Расчёт подогревателя исходной смеси……………………………….....7110. Объём и размеры ёмкостей для исходной смеси и продуктовразделения……………………………………………………………………7310.1. .Расчёт ёмкости для исходной смеси………………………………..…7310. 2. Расчёт ёмкости для дистиллята…………………………………….….7310.3. Расчёт ёмкости для кубового остатка……………………………….…7411. Напор и марка насосов…………….……………………………………….…7411.1. Расчёт и выбор насоса для подачи исходной смеси………………..…7411.2. Выбор запасного насоса для подачи исходной смеси…….……….…7811.3. Расчёт и выбор насоса, стоящего на выходе кубового остатка из ёмкости ………………………………………………………………………..7811.4. Расчёт и выбор насоса, стоящего на выходе дистиллята из ёмкости3……………………………………………………………………….79Заключение ……………………………………………………………………..…..81Библиографический список……………………………………………………..…83ВведениеСовременная промышленность требует все больше чистых и особо чистых материалов. Поэтому производство становится еще более важными, сложным и дорогостоящими, а технологиям по разделению веществ и их очистке от примесей уделяется все большее внимание.      Наиболее распространенной промышленной технологией разделения является ректификация. Основы современной промышленной ректификации в настоящем ее виде были заложены около 40-50 лет назад [26].Под ректификацией понимается частичное или полное разделение гомогенных жидких смесей на компоненты в результате различия их летучести и противоточного взаимодействия жидкости, получаемой при конденсации паров, и пара, образующегося при перегонке.Так, смесь состоит из двух компонентов, при испарении компонент с наиболее низкой температурой кипения (низкокипящий компонент) переходит в пары, а компонент с наиболее высокой температурой кипения (высококипящий компонент) остается в жидком состоянии [3].

---

В настоящее время в химической и нефтехимической промышленности для проведения ректификации применяют насадочные и тарельчатые колонны. Тарельчатым аппаратам обусловлена высокая производительность и широкий диапазон нагрузок по пару и жидкости. Существует большое разнообразие контактных тарелок (колпачковые, ситчатые, клапанные, решетчатые) [20].По способу проведения ректификацию разделяют на периодическую и непрерывную. При непрерывной - разделяемая смесь непрерывно подается в среднюю часть колонны, дистиллят отбирается из дефлегматора, а обедненный легколетучим компонентом остаток отводится из куба колонны, флегма поступает на орошение в верхнюю часть колонны. При периодической ректификации в нижнюю часть (куб) колонны, снабженной нагревательным устройством, загружают исходную смесь; образующийся пар поднимается верх и конденсируется в дефлегматоре (холодильнике), часть конденсата (флегмы) возвращается на орошение в верхнюю часть колонны, а оставшаяся жидкость отбирается. Ректификация потребляет огромное количество энергии и во многих случаях потребляет до 50 % всей энергии от потребления всего предприятия. Поэтому значительные усилия тысяч исследователей и разработчиков во всем мире во второй половине 20 века были сосредоточены именно в этой области [26].В связи с этим используем наиболее эффективную ректификационную колонну непрерывного действия.Среди российских авторов занимающихся процессом ректификации можно выделить: Ю. И. Дытнерский, К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков, И. А. Александров, П. В. Лебедев, И. Л. Иоффе .Объектом курсовой работы является процесс ректификации.Предметом курсовой работы является разделение бинарной смеси этилацетат - толуол, с помощью тарельчатой ректификационной колонны с колпачковыми насадками.Цель данной курсовой работы проектирование колпачковой ректификационной колоны непрерывного действия для разделения смеси этилацетат – толуол. Для осуществления данной цели необходимо выполнить следующие задачи:

1. 
   Изучить теоретические основы процесса ректификации;
   
2. 
   Рассмотреть особенности колпачковой ректификационной колонны неперывного действия;
   
3. 
   Найти методику расчета ректификационной колонны;
   
4. 
   Изучить физико-химическую характеристику продуктов ректификации этилацетата и толуола;
   
5. 
   Провести расчет колпачковой ректификационной колонны непрерывного действия;
   
6. 
   Спроектировать колпачковую ректификационную колонну для разделения бинарной смеси этилацетат – толуол.
   

---

Для решения поставленных задач необходимо использовать общетеоретические методы научного познания (анализ, синтез, обобщение, систематизацию, классификацию), метод моделирования и метод обработки данных.Базой проектирования служит расчетные данные задания на курсовой проект.

1. 
   Основные теоретические положения процесса бинарного разделения смеси этилацетат-толуол, с помощью колпачковой ректификационной колонны
   

1. 
   Теоретические основы процесса ректификации
   

Ректификация – это процесс разделения бинарных или многокомпонентных паровых, а также жидких смесей на практически чистые компоненты или их смеси, обогащенные легколетучими или тяжелолетучими компонентами; процесс осуществляется в результате контакта неравновесных потоков пара и жидкости.Характерной особенностью процесса ректификации являются следующие условия образования неравновесных потоков пара и жидкости, вступающих в контакт: при разделении паровых смесей неравновесный поток жидкости (жидкостное орошение).Процесс ректификации осуществляют в ректификационной установке, дефлегматор, холодильник-конденсатор, подогреватель исходной смеси, сборники дистиллята и кубового остатка. Дефлегматор, холодильник, конденсатор и подогреватель представляют собой обычные теплообменники. Основным аппаратом установки является ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жидкости поднимаются снизу, а навстречу парам сверху стекает жидкость, подаваемая в верхнюю часть аппарата в виде флегмы. В большинстве случаев конечными продуктами являются дистиллят (сконденсированные в дефлегматоре пары легколетучего компонента, выходящие из верхней части колонны) и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны).Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенные давления применяют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового остатка зависят от того, насколько развита поверхность фазового контакта, а следовательно, от количества орошающей жидкости (жидкостное орошение) образуется путем полной или частичной конденсации уходящего после контакта потока пара, в то время как при разделении жидких смесей неравновесный поток образуется путем частичного испарения уходящей после контакта жидкости [1].

---

Смотрите также файлы

• Кафедра экономики и управления.docx

• Урок Мотивация выбора профессии психолог Понятие мотив, мотивация.pdf

• Исследование работы операционных усилителей и основных схем включения.docx

• Банк теоретических вопросов к экзамену (квалификационному) по пм01 Диагностическая деятельность Диагностика в терапии.docx

• Вне Союза оставались южные немецкие государства Бавария, Саксония, Вюртемберг, Баден и другие.docx