Исходные данные:
Рассчитать основные характеристики ректификационной колонны для разделения исходной смеси, подаваемой на ректификацию.
Данные о ректификационном процессе и колонне: GF=7,2 т⁄ч;
Исходная смесь: ацетон-бензол; PИС=0,5 МПа; xF=45%; xD=95%; xW=2,5%; tн=15°С; Тип колонны: тарельчатая. Теплообменник обогревается паром под давлением 0,7 МПа. Исходная смесь нагревается до температуры кипения низкокипящего компонента в бинарной смеси.
ВВЕДЕНИЕ 3
РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 14
Равновесие в системах пар-жидкость 14
Определение оптимального флегмового числа 16
Материальный баланс и уравнения рабочих линий 18
Расчет диаметра колонны 19
Построение кинетической кривой 24
Гидравлическое сопротивление тарелок колонны 34
Расчёт патрубков колонны 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 39
Для проведения процесса необходимо обеспечить непрерывно поднимающийся поток паров в колонне снизу вверх и непрерывно стекающий поток жидкости сверху вниз.
На каждой тарелке происходит контактирование между встречными потоками пара и жидкости, в результате происходит тепло- и массообмен между ними и паровая фаза по мере продвижения снизу вверх обогащается легкими компонентами, а жидкая фаза по мере перемещения сверху вниз тяжелыми компонентами. В результате, подбирая температуру, давление и количество тарелок можно получить из исходного сырья фракции с заданными температурами. Тепло- и массообмен происходит на тарелке, которая называется контактной ступенью.
Если после контакта пар и жидкость достигли на тарелке состояние равновесия, их температуры будут равны, то такая тарелка называется теоретической. КПД ее = 100%. На практике же КПД ≈ 40÷70%.
Это говорит о том, что не удалось пока создать таких контактных устройств, которые обеспечили бы достижение полного состояния равновесия пара и жидкости.
Место ввода сырья в колонну называется питательной секцией (зоной). То, что выше – концентрационной, или укрепляющей частью. То, что ниже – отгонной, или исчерпывающей частью колонны.
Концентрационная часть предназначена для ректификация парового потока; отгонная часть – для ректификации жидкого потока.
Все колонны, которые применяются в нефте- и газопереработке делятся на простые и сложные.
Простые делят сырье на два продукта – дистиллят и остаток. Сложные делят сырье больше чем на два продукта.
Сложные колонны:
Когда дополнительные продукты отбирают непосредственно с тарелок основной колонны (из соответствующих сливных карманов).
Когда дополнительные фракции отбирают из боковых отпарных колонн, которые называются стриппинг-секции или просто стриппинги. Количество стриппингов может доходить до четырех в одной сложной колонне. Причём, дистиллятами называются и верхний, и боковые продукты. Остатком называется только продукт, отбираемый из куба колонны.
Вместо одной сложной колонны можно использовать несколько простых.
Поверочный расчёт полной ректификационной колонны для разделения бинарной смеси ацетон – бензол производительностью 7,2 т/ч с начальной концентрацией 0,45 мол. доли НКК в смеси показал, что для получения дистиллята с концентрацией ацетона 0,95 мол. доли и кубового остатка с концентрацией НКК 0,025 мол. доли необходимо:
1) выбрать колонну типа КСС диаметром 3,2 м;
2) установить в колонне ситчатые тарелки типа ТС-Р ОСТ 26-805-73;
3) диаметр отверстий в тарелке 3 мм с шагом между отверстиями 10 мм;
4) число действительных тарелок в колонне 23 (13 в укрепляющей части и 10 в исчерпывающей);
5) расстояние между тарелками принято 0,4 м;
6) высота сепарационной и кубовой частей приняты 3,0 и 4,8 м соответственно;
7) общая высота колонны 16,6 м;
8) общее сопротивление прохождению пара в тарельчатой части колонны 8790 Па.
1. В. В. Вейнский, А. В.Горохов. Расчет тарельчатой ректификационной колонны: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии» для студентов всех форм обучения спец. 240403. Магнитогорск: МГТУ, 2011. 28 с.
2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии -М; 1961.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1991. – 496 с.
4. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/ Под ред. чл. – корр. АН СССР П. Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1987. – 576 с., ил.
5. Брадис В. Теория и практика вычислений: пособие для высших педагогических учебных заведений-М; 1935.
6. В. В. Вейнский, А. В.Горохов. Расчет трубопротетрахлорид углерода: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии» для студентов всех форм обучения спец. 240403 и по дисциплине «Техническая термодинамика и энерготехнология» для студентов спец. 200503. Магнитогорск: МГТУ, 2010. 13 с.