Описание ректификационной колонны

Содержание

Введение

Описание схемы

Технологический расчет

Гидравлический расчет

Конструктивный расчет

Механический расчет

Техника безопасности

Заключение

Список используемой литературы

Введение

В химической технологии широко распространены и имеют важное значение, процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. Путём переноса одного или более компонентов из фазы в фазу можно разделять как гетерогенные, так и гомогенные системы (газовые смеси, жидкие растворы и др.), причём наиболее часто процессы массопередачи используют для разделения гомогенных систем.

Одним из наиболее распространённых методов разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или большего числа компонентов, является перегонка (дистилляция и ректификация).

Простая перегонка представляет собой процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров. Простая перегонка применима только для разделения смесей, летучести компонентов которой существенно различны.

Значительно более полное разделение жидких смесей на компоненты достигается путём ректификации.

Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс осуществляется путём контакта потоков пара и жидкости, имеющих различную температуру, и проводится обычно в колонных аппаратах.

Ректификация известна с начала 19 века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию всё шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров и др.).

Процессы перегонки осуществляются периодически или непрерывно.

Процесс ректификации протекает на поверхности раздела фаз,поэтому аппараты должны обеспечивать развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом.

По способу образования этой поверхности ректификационные аппараты можно условно разделить на следующие группы: 1) поверхностные и плёночные; 2) насадочные; 3) барботажные (тарельчатые); 4) распыливающие.

Тарельчатые ректификационные колонны нашли широкое распространение в промышленности. В настоящее время применяются разнообразные конструкции тарелок. По способу слива жидкости с тарелки их можно подразделить: 1) тарелки со сливными устройствами; 2) тарелки без сливных устройств.

К тарелкам со сливными устройствами относятся: ситчатые, колпачковые, клапанные и балластные, пластинчатые.

В тарелке без сливных устройств газ и жидкость проходят через одни и те же отверстия или щели. На тарелке одновременно с взаимодействием жидкости и газа путём барботажа происходит сток части жидкости на нижерасположенную тарелку – "проваливание” жидкости. Поэтому тарелки такого типа обычно называют провальными. К ним относятся дырчатые, решётчатые, трубчатые и волнистые тарелки.

Выбор конкретного вида тарелки зависит от многих факторов, например гидравлическое сопротивление тарелки, диапазон устойчивой работы, эффективность, производительность по жидкости и газу и т.д.

В качестве контактных устройств используются также насадки , которые можно подразделить на регулярные и нерегулярные. Нерегулярную насадку применяют в процессах массообмена, протекающих под давлением или в условиях неглубокого вакуума и имеет существенные преимущества по сравнению с регулярной по технологии изготовления, транспортирования и монтажа. К этому виду насадок относятся: кольца Рашига, кольца Паля, сёдловая и др.

Ситчатые тарелки обладают невысоким сопротивлением, большой эффективность и интенсивностью, требуют малого расхода металла и легкости монтажа.

Колпачковые тарелки обладают достаточно большой областью работы, большой эффективностью и обеспечивают легкость пуска и остановки аппарата.

Клапанные тарелки обладают большой областью устойчивой работы, малым брызгоуносом, требуют малого расстояния между тарелками, имеют высокую интенсивностью и эффективностью.

Исходная смесь поступает в накопительную ёмкость Е1, необходимую для равномерного питания ректификационной колонны РК. Насосом Н1 смесь подаётся на питающую тарелку в РК, проходя через теплообменник – подогреватель П. В подогревателе исходной смеси, смесь подогревается до температуры кипения, за счёт подачи в межтрубное пространство греющего пара. Поступающая в РК при температуре кипения исходная смесь, стекает по тарелкам в нижнюю часть колонны. На каждой ступени (тарелке), происходит взаимодействие жидкости стекающей вниз и паров поднимающихся вверх по колонне, при этом из паров конденсируется высококипящий компонент (ВК), а из жидкости испаряется низкокипящий компонент (НК). В результате такого взаимодействия на каждой ступени в конечном счёте с верхней части колонны выходит практически чистый НК, а из кубовой части колонны удаляется ВК. Пары в кубе получают путём испарения кубовой жидкости в теплообменнике – кипятильнике К. Пары отводимые с верхней части колонны, направляются в теплообменник – конденсатор Д. За счёт подачи охлаждающей воды в трубное пространство, пары конденсируются и отводятся из аппарата при температуре конденсации. Далее поток конденсата разделяется на две части: флегму и дистиллят. Под флегмой понимают часть конденсата, возвращающегося в верхнюю часть колонны для её орошения. Дистиллят – готовый продукт (целевой), который с начало охлаждают в теплообменнике – холодильнике Х2, а потом подают в накопительную ёмкость Е3. Насосом Н4 дистиллят перекачивается к потребителю. Кубовый остаток (ВК) отводится с куба и направляется в теплообменник – холодильник Х1, после чего накапливается в ёмкости Е2, откуда насосом Н3 перекачивается к потребителю.

Ректификационная установка является сложным управляемым объектом, поэтому включает в себя большое количество приборов КИП и автоматики, систему предупреждающей и аварийной сигнализации, а также блокировки.

Заключение

Согласно заданию был произведен расчет и проектирование тарельчатой ректификационной колонны. Тарелка - ситчатая, которая имеет следующие достоинства: высокая эффективность, большая область устойчивой работы, работа на загрязненных средах. Диаметр колонны 1200мм, число тарелок общее 14 шт, высота тарельчатой части колонны 9,5 м.

Аппарат.cdw

Схема.cdw

Спецификация колонны.cdw