Проектирование ректификационной установки
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Федеральное агентство по образованию РФ
ГОУ ВПО "Сибирский Государственный Технологический Университет"
Факультет: механический
Кафедра: Промышленной экологии,
процессов и аппаратов химической технологии
Курсовая работа
на тему:
Проектирование ректификационной установки
Пояснительная записка
(ПЭ ПАХТ. 000000. 327.ПЗ)
Руководитель:
Игнатова Е.В.
Разработал:
студент группы 94-5
Соянова С.В.
2011
ВВЕДЕНИЕ
Процесс ректификации находит широкое применение во многих отраслях химической, пищевой, и нефтеперерабатывающей промышленности. Для проведения ректификационного процесса применяют колонные аппараты различного типа, отличающиеся один от другого способом контакта фаз и видом контактного устройства.
Целью раiета ректификационной установки является определение основных размеров колонны, ее гидравлического сопротивления, поверхности теплообменников, материальных потоков и затрат тепла.
1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРОЕКТИРУЕМОГО ОБЪЕКТА
Колонные аппараты предназначены для проведения процессов тепло- и массообмена: ректификации, дистилляции, абсорбции, десорбции. Корпуса стандартизованных колонных аппаратов изготавливаются в двух исполнениях:
Корпус, собираемый из отдельных царг с фланцевыми соединениями, расiитан на давление 1,6 МПа.
Корпус цельносварной, расiитанный на давление до 4 МПа, имеют колонные аппараты диаметром более 1000мм с интервалом изменения диаметра через 200мм. Расстояния между тарелками в зависимости от типов могут изменяться от 300 до 1000мм.
До настоящего времени не выработано обобщенных и достаточно объективных критериев выбора типа тарелки для ведения того или иного процесса. Существенную роль в этом играют сложившиеся в организациях - поставщиках традиции, опирающиеся на многолетний опыт надежной эксплуатации разрабатываемой ими массообменной аппаратуры.
Тарелки с капсульными колпачками получили наиболее широкое распространение, благодаря своей универсальности и высокой эксплуатационной надежности, они достаточно эффективны, но металлоемки и сложны в монтаже.
Тарелки, собираемые из S - образных элементов, устанавливаются преимущественно в колоннах больших диаметров. Их производительность на 20-30% выше, чем у капсульных.
Клапанные тарелки, по сравнению с колпачковыми, имеют более высокую эффективность и на 20-40% большую производительность. Они применяются для обработки жидкостей, не склонных к смолообразованию и полимеризации, во избежание прилипания клапана к тарелке.
Ситчатые тарелки имеют достаточную высокую эффективность, низкое сопротивление и малую металлоемкость. Они применяются преимущественно в колоннах для обработки чистых жидкостей при атмосферном давлении и вакууме.
Решетчатые тарелки провального типа имеют производительность в 1,5 - 2 раза большую, чем колпачковые тарелки, низкую металлоемкость. Их эффективность достаточно высока, но в узком диапазоне рабочих скоростей. Эти тарелки рекомендуется применять при больших нагрузках колонны по жидкости.
.1 Способы выражения составов фаз
При раiете процессов ректификации составы жидкостей обычно задаются в массовых долях или в процентах, а для практического раiета удобнее пользоваться составами жидкостей и пара, выраженными в мольных долях или процентах.
Для дальнейших раiётов необходимо концентрации исходной смеси, дистиллята и кубового остатка выразить в мольных долях:
(II.1.1)
где хА - мольная доля компонента А в жидкой фазе;
- массовая доля компонента А;
МА, МВ - молекулярные массы компонентов А и В: молекулярная масса ацетона - 58кг/кмоль, этилового спирта - 46кг/кмоль.
2. Материальный баланс процесса ректификации
Материальный баланс, основанный на законе сохранения массы вещества, составляется для определения количества материальных потоков в колонне.
Материальный баланс для всей колонны
(II.2.1)
где GF - массовый расход исходной смеси, кг/с; GD - массовый расход дистиллята, кг/с;
Материальный баланс по кубовому остатку
(II.2.2)
где GW - массовый расход кубовой жидкости, кг/с;
Из номограммы [2, с.565] следует, что при заданном давлении (760мм.рт.ст.) температура кипения ацетона равна 560С, этилового спирта - 830С.
В этом интервале выбирается произвольный ряд температур: 60, 64, 68, 70, 74, 78, 80. При этих температурах по номограмме [2, с.565] определяются давления паров ацетона и этилового спирта.
Для вычисления равновесных составов фаз используются законы Дальтона и Рауля.
Мольная доля низкокипящего компонента Х в жидкости определяется по уравнению
(II.2.3)
Мольная доля низкокипящего компонента в паре у* расiитывается по уравнению
(II.2.4)
где РА , РВ - давления насыщенных паров низкокипящего и высококипящего компонентов соответственно, мм.рт.ст.; П - общее давление в системе, мм.рт.ст.
Данные по раiету равновесного состава фаз сведены в таблицу 1.
Таблица 1. Равновесные составы жидкости и пар смеси ацетон - этиловый спирт при давлении 760 мм.рт.ст.
t, 0СРа, мм.рт.ст.Рэ, мм.рт.ст.П, мм.рт.ст.5676026076011608803207600,7850,916410003807600,6130,816811104407600,4780,6