Расчёт ректификационной колонны для разделения смеси уксусная кислота – бензол производительностью 9600 кг/ч

Волжский политехнический институт (филиал)

Волгоградского государственного технического университета

 

Кафедра «технологические машины и  оборудование»

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

 

тема: «Расчёт ректификационной колонны для разделения смеси

уксусная кислота – бензол производительностью 9600 кг/ч»

 

 

Выполнил: студент группы ВТМ-422

Ололошин А.В.

Проверил:

Лапшина С.В.

 

 

 

 

Волжский 2010

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2

КП.-34675695-150400.62-1.2.26-11.03.00.000.ПЗ

 

Введение …………………………………………………………………………. 3

Технологическая схема установки  ……………………………………………..  4

Задание на проектирование …………………………………………………….  6

1. Технологический расчёт  аппарата………………………………. . .. . . . .  8

1.1. Материальный баланс  ……………………….………………………..8

2. Определение скорости пара и диаметра колонны. . . . . .. . . . . . . . . . . . . 11

3. Гидравлический расчет  тарелок…………………………………………..15

4. Определение числа тарелок  и высоты колонны…………………...…….18

5. Тепловой расчет……………………………....……………………………21

Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . .   24

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

3

КП.-34675695-240100.62-2.20-11.01.ПЗ

1. ВВЕДЕНИЕ

 

Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс осуществляется путем контакта потоков пара и жидкости, имеющих различную температуру, и проводится обычно в колонных аппаратах. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно НК (низкокипящий компонент), которым обогащаются пары, а из паров конденсируется преимущественно ВК (высококипящий компонент), переходящий в жидкость. Такой двусторонний обмен компонентами, повторяемый многократно, позволяет получить, в конечном счете, пары, представляющие собой почти чистый НК. Эти пары после конденсации в отдельном аппарате дают дистиллят (ректификат) и флегму — жидкость, возвращаемую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися парами. Пары получают путем частичного испарения снизу колонны остатка, являющегося почти чистым ВК.

Ректификация известна с  начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты) [2].

 

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

4

КП.-34675695-240100.62-2.20-11.01.ПЗ

2. СХЕМА НЕПРЕРЫВНО  ДЕЙСТВУЮЩЕЙ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

 

 

Рис.1 – Схема ректификационной установки.

 

 

1- емкость для исходной  смеси; 2 - насос; 3 - подогреватель; 4 –  кипятильник; 5 - ректификационная колонна; 6 - дефлегматор; 7 - холодильник дистиллята; 8 - сборник дистиллята; 9 - насос; 10 - холодильник; 11 - сборник кубового остатка.

Исходная смесь из промежуточной  емкости 1 центробежным насосом 2 подается в теплообменник 3, где подогревается  до температуры кипения. Нагретая смесь  поступает на разделение в ректификационную колонну 5 на тарелку питания, где  состав жидкости равен составу исходной смеси Х_F.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

5

КП.-34675695-240100.62-2.20-11.01.ПЗ

Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающимся  вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 4. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка Х_W, то есть, обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью парообогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения  верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкости (флегмы), состава Х_D, которая получается дефлегматоре 6 путем конденсации пара, выходящего из колонны.

Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения – дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7, и направляется в промежуточную емкость 8.

Из кубовой части колонны  насосом 9 непрерывно выводится кубовая  жидкость – продукт, обогащенный  труднолетучим компонентом, который  охлаждается в теплообменнике 10 и направляется в емкость 11.

Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный  неравновесный процесс разделения исходной смеси на дистиллят с  высоким содержанием легколетучего  компонента и кубовый остаток, обогащенный  труднолетучим компонентом [1].

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

6

КП.-34675695-240100.62-2.20-11.01.ПЗ

ЗАДАНИЕ

Спроектировать  ректификационную колонну для разделения смеси уксусная кислота – бензол при следующих исходных данных: производительность – 9600 кг/ч, содержание легколетучего компонента: куб – 12, исход. – 70, дистил. – 96 %, температура исходной смеси – 50 ^оС, давление в колонне – 1,0 атм., колонна тарельчатая.

Смесь для ректификации: хлороформ (СН₃СOOH) и бензол (C₆H₆).

 

 

 

 

 

Равновесие в системе  пар – жидкость при давлении 760 мм. рт. ст.:

Уксусная кислота  - бензол