Проектирование ректификационной установки для разделения смеси бензол-толуол производительностью по дистилляту 3 кг/с
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Санкт-Петербургский государственный технологический институт
(Технический университет)
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
Учебная дисциплина:
Процессы и аппараты химической технологии
Тема:
Проектирование ректификационной установки для разделения смеси бензол-толуол производительностью по дистилляту 3 кг/с
Задание на курсовой проект
Вариант 13Р
Спроектировать установку ректификационную тарельчатую колонну с колпачковыми тарелками для разделения смеси бензол-толуол под атмосферным давлением.
Сделать подробный тепловой расчет и вычертить дефлегматор.
Основные данные:
. Производительность по дистилляту GD = 3 кг/с
. Содержание низкокипящего компонента
в кубовом остатке xW = 0,04 (мас. доли)
в исходной смеси xF = 0,32 (мас. доли)
в дистилляте xD = 0,82 (мас. доли)
. Температура исходной смеси tн = 35 C
. Давление греющего пара Pабс = 2 ат
. Температура охлаждающей воды tв =16 C
Содержание
Введение
.Аналитический обзор
.1 Конструкции ректификационных колонн
.1.1 Схема работы колпачковой тарелки
.1.2 Виды колпачковых тарелок
.2 Описание технологической схемы установки
2. Технологический расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси бензол-толуол
2.1 Материальный баланс и рабочее флегмовое число
.2 Определение скорости пара и диаметра колонны
.3 Гидравлический расчет колпачковых тарелок
.4 Определение числа тарелок и высоты колонны
.5 Тепловой расчет установки
. Расчёт теплообменников
.1 Подогреватель исходной смеси
.2 Холодильник дистиллята
.3 Куб-испаритель
.4 Холодильник кубового остатка
.5 Подробный расчет дефлегматора
.5.1 Турбулентный режим
.5.2 Ламинарный режим
Выводы
Список использованной литературы
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Введение
Ректификация - это массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных аппаратах (колонных) с контактными элементами (насадка, тарелки). Этот процесс основан на различной летучести составляющих смесь компонентов, т.е. на различии в температурах кипения компонентов при одинаковом давлении. Процесс ректификации осуществляют в аппаратах, называемых ректификационными колоннами. В промышленности наибольшее распространение получили тарельчатые ректификационные колонны с колпачковыми, ситчатыми, клапанными и решетчатыми тарелками.
Через ректификационную колонну противотоком движутся пар и жидкость. Пар идет снизу вверх, жидкость стекает сверху вниз. На каждой тарелке колонны они вступают в контакт благодаря барботажу - прохождение пузырьков и струек пара через слой жидкости на тарелке. Вследствие отсутствия термодинамического равновесия между паром и жидкостью при этом возникают процессы тепло- и массообмена, в результате которого состояние двухфазной системы приближается к равновесному. Пар становится богаче более летучим (низкокипящим) компонентом, а жидкость - менее летучим (высококипящим). Температура пара падает, жидкости - возрастает.
Пар образуется в кубе-испарителе при кипении жидкости, стекающей в него с нижней тарелки колонны. Концентрация легколетучего компонента, как в жидкости, так и в образующемся при ее кипении паре - низкая. Из куба-испарителя пар поступает в колонну под нижнюю тарелку. По мере продвижения через тарелки пар все в большей степени обогащается легколетучим компонентом. С верхней тарелки пар уходит в конденсатор (дефлегматор), где он полностью конденсируется. Часть образовавшегося конденсата - жидкости с высокой концентрацией легколетучего компонента - поступает на верхнюю тарелку колонны. Эту часть жидкости называют флегмой. Остальную жидкость отбирают в качестве верхнего продукта - дистиллята. Флегма, стекая вниз по тарелкам, обедняется более летучим компонентом и приходит в куб-испаритель. Часть жидкости отбирают в качестве нижнего продукта разделения - кубового остатка. Исходную бинарную смесь (питание) подают на одну из тарелок средней части колонны, на которой состав жидкости близок к составу питания. Тарелка, на которую поступает исходная смесь, называется питающей. Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется процесс многократного контакта между неравновесными жидкой и паровой фазами.
Происходит непрерывный процесс разделения подаваемой в колонну исходной смеси на дистиллят и кубовый остаток. Концентрация получаемых продуктов разделения зависят от числа тарелок в колонне и от режима ее работы.
Для обогрева испарителей ректификационных колонн наиболее часто применяют насыщенный водяной пар. Реже используют электронагреватель, топочные газы и высокотемпературные органические теплоносители. Охлаждение конденсаторов (дефлегматоров) производят чаще всего водой.
Ректификацию можно проводить периодическим и непрерывным способом.
При периодической ректификации (рис. 1) смесь загружается в куб 1 и нагревается паром, проходящим через змеевик 2. После того, как смесь в кубе закипит, образующиеся пары начинают поступать в колонну 3, оттуда по трубе 4 направляются в дефлегматор 5, где конденсируются. Часть конденсата (флегма) по трубе 6 стекает обратно в колонну, другая часть (дистиллят) по трубе 7 поступает в холодильник 8 и отсюда отводится в