Расчет ректификационной колонны для разделения смеси "ацетонтАУуксусная кислота" при атмосферном давлении
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Содержание
Введение
1.Аналитический обзор
.1 Конструкции ректификационных колонн
.2 Схема работы колпачковых тарелок
1.3 Виды колпачковых тарелок
2. Технологическая часть
3. Инженерные расчеты
3.1 Равновесные данные
3.2 Материальный баланс
3.3 Определение средних физических величин потоков пара и жидкости
3.4 Тепловой расчёт установки
3.5 Гидравлический расчет
3.5.1 Расчет скорости пара и диаметра колонны
3.5.2 Расчет высоты газожидкостного (барботажного) слоя жидкости
.5.3 Брызгоунос
3.5.4 Захлебывание
3.5.5 Определение кинетических параметров
3.5.6 Локальная эффективность тарелки
3.5.7 Расчет высоты колонны
3.5.8 Определение высоты колонны и гидравлического сопротивления
3.6 Подробный расчет дефлегматора
3.6.1 Температурная схема процесса
.6.2 Выбор теплообменника
.6.3 Расчет коэффициентов теплоотдачи
.6.4 Термическое сопротивление стенки и загрязнений
.6.5 Метод итераций
.6.6 Уточнение коэффициентов теплопередачи и поверхности теплоотдачи
Выводы
Список использованной литературы
Приложения
Приложение 1
Введение
В данной курсовой работе рассматривается процесс ректификации, осуществляющийся непрерывно при атмосферном давлении. Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс осуществляется путем контакта потоков пара и жидкости, имеющих различную температуру кипения и проводится обычно в колонных аппаратах. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно низко кипящий компонент, а из паров конденсируется высоко кипящий компонент, переходящий в жидкость.
Такой двусторонний обмен компонентами повторяемый многократно, позволяет по лучить в конечном итоге пары представляющие собой почти чистый низкокипящий компонент. Эти пары после конденсации в отдельном аппарате дают дистиллят и флегму - жидкость, возвращаемую для орошения колоны и взаимодействия с поднимающимися парами. Пары получают путем частичного испарения снизу колоны остатка, являющегося почти чистым высококипящим компонентом.
Ректификация известна с начала 19 века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ее все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (производство полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).
Расчет ректификационной колонны сводится к определению ее основных геометрических размеров - диаметра и высоты. Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колонны, который, в свою очередь, зависит от скоростей и физических свойств фаз, а также от типа насадки.
В данном курсовом проекте выполняется проектная разработка аппаратуры ректификационной установки с технологическими, тепловыми и гидравлическими расчетами.
Аналитический обзор работы содержит информацию об основах процесса ректификации и расчета ректификационных колонн.
В Технологической части приведена принципиальная схема процесса ректификации.
В Инженерном расчете в соответствии с заданием произведен расчет тарельчатой ректификационной колонны.
1. Аналитический обзор
Ректификацию можно проводить периодическим и непрерывным способом.
В соответствии с рисунком 1 при периодической ректификации 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 приёмник дистиллята.
При таком процессе в колонне происходит укрепление паров, а в кубе - исчерпывание смеси. Исчерпывание продолжается в течении некоторого времени, когда достигается требуемый состав смеси, операция заканчивается и остаток отводится из куба.
1-куб; 2-змеевик; 3-колонна; 4-труба для отвода паров из колонны; 5-дефлегматор; 6-труба для возврата флегмы; 7-труба для отбора дистиллята; 8-холодильник. Рисунок 1 - Схема ректификационной установки периодического действия
По мере протекания процесса условия работы установки постепенно изменяются. В начале процесса в колонну поступают из куба пары, богатые низкокипящим компонентом. В этот период нужно сравнительно небольшое количество флегмы, чтобы выделить из паров, содержащийся в них высококипящий компонент. В ходе процесса выходящие из куба пары будут всё более обогащаться высококипящим компонентом, и для выделения его из паров количество флегмы должно быть увеличено. Если же количество флегмы оставить постоянным, будет возрастать содержание высококипящего компонента в дистилляте. При непрерывной ректификации в соответствии с рисунком 2 смесь подаётся в среднюю часть колонны через теплообменник 1, обогреваемый остатком или паром. В верхней части колонны 2, расположенной выше точки ввода смеси, происходит укрепление паров. В нижней части колонны 3, расположенной ниже точки ввода смеси, происходит исчерпывание жидкости. Из исчерпывающей колонны жидкость стекает в кипятильник (куб) 4, обогреваемый паром. В кипятильнике образуются п