Проект ректификационной колоны для разделения бинарной смеси метанол вода

Содержание

Введение

1 Материальный расчет

1.1 Перечень допускаемых ограничений

1.2 Расчет производительности колонны по исходной смеси, дистилляту и кубовому остатку

1.3 Расчет минимального флегмового числа

1.4 Построение рабочих линий при разных значениях коэффициента избытка флегмы

1.5 Определение рабочего флегмового числа

1.6 Расчет средних массовых расходов по жидкости для верхней и нижней частей колонны

1.7 Расчет средних массовых расходов пара для верхней и нижней частей колонны

2 Технологический расчет

2.1 Скорость пара и диаметр колонны

2.2 Высота колонны

2.3 Гидравлическое сопротивление тарелок колонны

3 Тепловой расчет

4 Конструктивно-механический расчет

4.1 Расчёт штуцеров и фланца

4.1.1 Штуцер для ввода исходной смеси

4.1.2 Штуцер для ввода флегмы

4.1.3 Штуцер для отвода кубового остатка

4.1.4 Штуцер для вывода паров дистиллята

4.1.5 Штуцер для ввода паров кубовой смеси

4.2 Расчет толщины обечайки

4.3 Расчет толщины днища и крышки

4.4 Ориентировочная масса аппарата

5 Расчет тепловой изоляции

Заключение

Список использованных источников

Введение

Ректификация – это тепло и массообменный процесс, применяемый для разделения жидких смесей, компоненты которых различаются по температурам кипения.

Процесс осуществляется при контактировании потоков пара и жидкости, которые имеют разные составы и температуры: пар имеет более высокую температуру, чем вступающая с ним в контакт жидкость.

В результате такого взаимодействия при достаточно большом времени контакта пар и жидкость могут достичь состояния равновесия, т.е. температуры потоков станут одинаковыми, при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такая схема взаимодействия потоков известна как «теоретическая тарелка» или «теоретическая ступень контакта».

В реальных условиях равновесие уходящих из контактной зоны потоков пара и жидкости может не достигаться, в связи с чем эти потоки будут иметь разную температуру, а их составы будут определяться не только уравнениями равновесия, но и более сложными зависимостями.

Процесс ректификации может осуществляться по периодической и непрерывной схемам.

При периодической ректификации смесь разделяют на отдельные компоненты (или фракции, кипящие в определенном интервале температур) путем последовательного их отбора при изменяющихся во времени рабочих параметров процесса.

Ректификация по непрерывной схеме позволяет одновременно получать два и более продуктов при стационарных условиях процесса.

Процесс ректификации осуществляют в аппаратах – ректификационных колоннах. Для создания потока паров в нижнюю часть колонны подводят тепло, а поток жидкости (орошения, флегмы) создают путем отвода тепла из верхней части колонны, конденсируя соответствующее количество паров.

Часть колонны, служащая для выделения низкокипящих компонентов (НК), называется концентрационной, или укрепляющей, другая часть, в которой выделяются высококипящие компоненты (ВК), называется исчерпывающей, или отгонной. Между этими основными частями колонны находится место ввода сырья (тарелка питания, секция питания, эвапарационное пространство).

Конструктивно-механический расчет

В задачу конструктивно-механического расчета входит определение необходимых геометрических размеров отдельных деталей и узлов, которые определяют конструкцию колонны, ее механическую прочность и геометрические размеры.

Заключение

В данной курсовой работе был проведен расчет ректификационной установки по разделению бинарной смеси метанол – вода по заданным параметрам производительности, содержанию легкокипящего компонента в исходной смеси были определены:

• тип тарелок ТСР c диаметром колонны 1600 мм;

• количество дистиллята и кубового остатка;

• расход тепла на подогрев и испарение смеси;

• основные размеры ректификационной установки, число тарелок.

Рассчитана изоляция колонны, её толщина составляет 7 мм (в качестве изоляции был выбран совелит), а также произведен гидравлический расчет колонны.

Ректификационная колонна установлена на цилиндрическую опору (тип II по АТК 24.200.0490).

Контроль процесса осуществляется: термометрами сопротивления, манометрами.