 |
|
Теоретические основы процесса ректификации и описание технологической схемы
Аннотация
Крашенинникова Е.В. Расчет ректификационной установки для разделения бинарной смеси этиловый спирт-вода. – Озёрск: ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина» , 2010. – 50 с., 14 ил. Библиография – 10 назв.
В данной курсовой работе проведен расчет ректификационной колонны непрерывного действия с ситчатыми тарелками для разделения смеси этиловый спирт-вода производительностью 5000 кг/час по исходной смеси. Выполнен материальный и тепловой балансы, проведен гидравлический расчет, определены основные размеры аппарата и подобраны нормализованные конструктивные элементы. Подобраны испаритель и дефлегматор. Предложены способы повышения эффективности работы колонн с ситчатыми тарелками.
Задание на курсовую работу
Рассчитать ректификационную установку по следующим данным:
1. Тип аппарата: выбрать;
2. Разделяемая смесь: этиловый спирт – вода;
3. Производительность по сырью: 5 т/ч;
4. Концентрация НКК в:
· Дистилляте – 75% (мол.);
· Сырье – 10%(мол.);
· Остатке – 1%(мол.);
5. Давление греющего пара: 3 ат;
6. Температура:
· Поступающего сырья – 10ºС;
· Воды, идущей на дефлегматор – 10ºС;
7. Давление в колонне: 1 ат.
Содержание
Введение
1 Теоретические основы процесса ректификации и описание технологической схемы
1.1 Теоретические основы процесса ректификации
1.2 Принцип работы ректификационного аппарата
1.3 Описание технологической схемы ректификационнй установки
2 Классификация и выбор ректификационных установок и вспомогательного оборудования
2.1 Классификация ректификационных установок по конструкции внутреннего устройства аппарата
2.2 Классификация ректификационных установок по периодичности действия
2.3 Классификация ректификационных установок по способу организации движения потоков контактирующих фаз
2.4 Выбор ректификационной установки
2.5 Колонны с ситчатыми тарелками для разделения смеси «этиловый спирт-вода»
2.6 Выбор вспомогательного оборудования
2.7 Выбор конструкционного материала
3 Материальный расчет колонны
3.1 Производительность колонны по дистилляту и кубовому остатку
3.2 Расчет оптимального флегмового числа и определение числа теоретических тарелок
3.3 Массовый поток пара в верхней и нижней частях колонны
3.4 Массовые расходы жидкости в верхней и нижней части колонны
4 Расчет диаметра колонны
4.1 Плотности компонентов
4.2 Скорость пара в колонне
4.3 Диаметр колонны
4.4 Характеристика тарелки (рис 8,9)
5 Расчет числа тарелок
5.1 Средний КПД тарелки
5.2 Высота колонны
6 Гидравлический расчет колонны
6.1 Гидравлическое сопротивление сухой тарелки
6.2 Гидравлическое сопротивление обусловленное силами поверхностного натяжения
6.3 Гидравлическое сопротивление газожидкостного слоя
6.4 Полное сопротивление тарелки
6.5 Суммарное гидравлическое сопротивление рабочей части колонны
7 Тепловой расчет колонны
7.1 Расход теплоты отдаваемой воде в дефлегматоре
7.2 Расход теплоты в кубе испарителе
7.3 Расход греющего пара
8 Конструктивный расчет
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложения
Введение
Ректификация – разделение жидких однородных смесей на составляющие вещества или группы составляющих веществ в результате взаимодействия паровой смеси и жидкой смеси. Это массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки, тарелки), аналогичными используемыми в процессе абсорбции.
Возможность разделения жидкой смеси на составляющие её компоненты ректификацией обусловлена тем, что состав пара, образующегося над жидкой смесью, отличается от состава жидкой смеси в условиях равновесного состояния пара и жидкости.
Сущность процесса ректификации рассмотрена на примере разделения двухкомпонентной смеси по заданию на курсовую работу, где требуется рассчитать ректификационную установку для разделения смеси «этиловый спирт-вода».
Ректификационная установка даёт наиболее полное разделение смесей жидкостей, целиком или частично растворимых друг в друге. Процесс заключается в многократном взаимодействии паров с жидкостью – флегмой, полученной при частичной конденсации паров. В ректификационном аппарате снизу вверх движутся пары, а сверху подается жидкость, представляющая собой почти чистый НКК. При соприкосновении поднимающихся паров со стекающей жидкостью происходит частичная конденсация паров и частичное испарение жидкости. При этом из паров конденсируется преимущественно ВКК, а из жидкости испаряется преимущественно НКК. Таким образом, стекающая жидкость обогащается ВКК, а поднимающиеся пары обогащаются НКК, в результате чего выходящие из аппарата пары представляют собой почти чистый НКК. Эти пары поступают в конденсатор, называемый дефлегматором, и конденсируются. Часть конденсата, возвращаемая на орошение аппарата, называется флегмой, другая часть отводится в качестве дистиллята.
Как и во всех массобменных процессах эффективность ректификации зависит от поверхности контакта фаз. Для увеличения поверхности массобмена используют различные контактные устройства насадочного или барботажного типа. Наиболее распространенными ректификационными установками являются барботажные колонны с различными типами тарелок: колпачковыми, ситчатыми, провальными и т.п. Наиболее универсальны колонны с колпачковыми тарелками, но при разделении незагрязненных жидкостей в установках с постоянной нагрузкой, хорошо зарекомендовали себя аппараты с ситчатыми тарелками, отличающимися простотой конструкции и легкостью в обслуживании.
В данной курсовой работе рассмотрены основы процесса ректификации, классификация ректификационных колонн по конструкции внутреннего устройства, по периодичности действия и по способу организации движения потоков контактирующих фаз. Кроме того, представлены основные требования по выбору того или иного типа колонны. Согласно заданию на курсовую работу, в котором указаны компоненты бинарной смеси: этанол-вода, выбрана колонна с ситчатыми тарелками, и проведен её расчет по исходным данным, указанным в задании. Выполнен материальный и тепловой балансы, определены основные размеры аппарата и подобраны нормализованные конструктивные элементы.
Теоретические основы процесса ректификации и описание технологической схемы