Xreferat.com » Рефераты по химии » Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

АНГАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА МАШИН И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ


КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

по процессам и аппаратам химической технологии на тему:


«Спроектировать ректификационную установку для разделения

бензол – толуол»


Проектировал студент

гр. Мху – 06 – 1

Руководитель проекта

Подоплелов Е. В.


Ангарск, 2009

СОДЕРЖАНИЕ


1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТА

2.1 Материальный баланс колонны

2.2 Пересчет массовых долей

2.3 Расчет рабочего флегмового числа

2.4 Расчет физико-химических параметров процесса колонны

2.5 Определение диаметра колонны

2.6 Определение тангенса угла наклона

2.7 Определение высоты колонны

2.8 Гидравлический расчет колонны

2.9 Расчет патрубков

2.10 Расчет кипятильника

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА


Ректификация – частичное или полное разделение гомогенных жидких смесей на компоненты в результате различия их летучести и противоточного взаимодействия жидкости, получаемой при конденсации паров, и пара, образующегося при перегонке.

Ректификация широко распространена в химической технологии и применяется для получения разнообразных продуктов в чистом виде, а также для разделения газовых смесей после их сжижения (разделение воздуха на кислород и азот, разделение углеводородных газов и др.).

Процесс ректификации не применяется при разделении чувствительных к повышенным температурам веществ, при извлечении ценных продуктов или вредных примесей из сильно разбавленных растворов, разделении смесей близкокипящих компонентов.

Технологическая схема процесса ректификации представленная на рис.1.

Исходную смесь из промежуточной емкости-1 центробежным насосом-2 подают в теплообменник-3, где подогревают до температуры кипения и подают в колонну на ту тарелку, где кипит смесь того же состава хF, т.е. на верхнюю тарелку нижней исчерпывающей части колонны. Верхняя часть колонны называется укрепляющей по легколетучему компоненту.

Внутри ректификационной колонны-4 расположены контактные устройства в виде тарелок или насадки. Снизу вверх по колонне движется пар, поступающий из выносного куба – испарителя (кипятильника)-5 (куб – испаритель может размещаться и непосредственно под колонной). На каждой тарелки происходит частичная конденсация пара труднолетучего компонента и за счет конденсации – частичное испарение легколетучего компонента. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка хW, т.е. обеднен легколетучим компонентом. Таким образом, пар, выходящий из куба – испарителя и представляющий собой почти чистый труднолетучий компонент, по мере движения вверх обогащается легколетучим компонентом и покидает колонну в виде почти чистого пара легколетучего компонента. Для полного обогащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным флегмовым числом жидкостью (флегмой) состава хР, получаемой в дефлегматоре-6 путем конденсации пара, выходящего из колонны. Пар конденсируется в дефлегматоре, охлаждаемом водой. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения – дистиллята, который охлаждается в теплообменнике-7 и направляется в промежуточную емкость-8. Флегма, стекая по колонне и взаимодействуя с паром, обогащается труднолетучим компонентом.

Из куба – испарителя отводят нижний продукт или кубовый остаток.

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуолИз кубовой части колонны насосом-9 непрерывно выводится кубовая жидкость – продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике-10 и направляется в емкость-11.


Рис. 1. Технологическая схема ректификационной установки

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ АППАРАТА


2.1 Материальный баланс колонны


Производительность колонны по дистилляту Р и кубовому остатку W определяется из уравнений материального баланса:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

где F, Р, W – расход исходной смеси, дистиллята, кубового остатка, кг/с;

ХF, ХР, ХW – концентрация низкокипящего компонента в исходной смеси, кубовой остатке и дистилляте.

F = 10000 кг/ч = 2,78 кг/с

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол = 1,26 кг/с

W = 2,78 – 1,26 = 1,52 кг/с


2.2 Пересчет массовых долей


Пересчет массовых долей в мольные:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

где MA и MБ – молярные массы низкокипящего (бензол) и высококипящего (толуол) компонентов, кг/кмоль.

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол


2.3 Расчет рабочего флегмового числа


Для технологического расчета ректификационной колонны необходимо построить равновесную зависимость между жидкостью и паром для смеси в координатах У–X и t–X,У.

Определяем минимальное флегмовое число:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол – концентрация легколетучего компонента в паре, находящегося в равновесии с исходной смесью XF (графика У–X). = 70,5 %

Рабочее флегмовое число определяется как Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

где β – коэффициент избытка флегмы (β = 1,02ч3,5).

Определяется рабочее флегмовое число R, отрезок B, число теоретических тарелок в колонне nT, путем вписывания «ступенек» между равновесной и рабочими линиями. Рабочие линии строятся для каждого отрезка Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол. Результаты расчетов заносим в таблицу 2.


Таблица 2

β

R

В

nТ

пТ (R + 1)

1,2 1,56 38,4 17,8 45,57
1,5 1,95 33,3 14,2 41,89
1,8 2,34 29,4 12,5 41,75
2,5 3,25 23,1 11 46,75
3,5 4,08 19,4 10,3 52,33
4,5 5,4 15,4 9,5 60,8

Строится график в координатах Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол и из точки минимума на кривой определяется оптимальное рабочее флегмового число R: Rопт = 2,2 при Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол


2.4 Расчет физико-химических параметров процесса колонны


Средние массовые расходы жидкости для верхней и нижней частей колонны определяются из соотношений:

LB = P · R = Ф = 4421 · 2,2 = 9726,2 кг/ч

LH = Ф + F = P · R + F = 9726,2 + 10000 = 19726,2 кг/ч

Средний расход пара по колонне постоянен:

G = P · (R + 1) = 4421 · (2,2 + 1) = 14147,2 кг/ч

средние концентрации жидкости:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

средние концентрации пара:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

где Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол; Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол; Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол (график Х-У).

По диаграмме Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол при средних концентрациях пара и жидкости определяются средние температуры пара, °С:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

средние мольные массы жидкости:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол;

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

средние мольные массы пара:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол;

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

средние плотности пара:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол;

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

средние плотности жидкости:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуолСпроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол; Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

где ρ1 и ρ2 – плотности массы соответственно низкокипящего и высококипящего компонентов при температурах Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол= 88,5єС и Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол= 103єС

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол и Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол – среднее массовые концентрации жидкости вверху и внизу колонны:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол; Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол; Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол = 800 кг/м3

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол; Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол = 787,4 кг/м3

средние вязкости пара:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол; Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

где Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол и Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол – среднее мольные массы пара в верху и низу колонны, кг/кмоль;

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол и Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол – вязкости низкокипящего и высококипящего компонентов паровой смеси при температурах Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол и Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол, мПа·с

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол, Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол 0,92 · 10-2 мПа·с;

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол, Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол0,923· 10-2 мПа·с

средние вязкости жидкости:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

где Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол и Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол – вязкости НК и ВК компонентов жидкости при Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол, мПа·с (табл. 2).

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол; Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол; Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол


2.5 Определение диаметра колонны


Рабочая скорость пара для насадочной колонны:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

где ρп и ρж – плотность пара и жидкости.

Насадка – Кольца Рашига 25х25х3.

f=200м2/м3

Е=0,74 м2/м3

Низ колонны:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Верх колонны:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Диаметр колонны рассчитывают отдельно для верхней и нижней частей колонны:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Рассчитанные диаметры верхней и нижней частей колонны отличаются друг от друга на 3,5% < 10%, принимаем колонну одного диаметра, равного: D=1600 мм.

Принимаю d аппарата равным 1600 мм с насыпной насадкой, перераспределительными тарелками типа ТСН-ll (ОСТ 26-705-73) и распределительной тарелкой типа ТСН-lll (ОСТ 26-705-73).

Рабочая скорость пара в колонне при выбранном диаметре:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол


2.6 Определение тангенса угла наклона


Коэффициент массопередачи зависит от угла наклона кривой равновесия, причем этот угол является переменной величиной. Поэтому линию равновесия из графика Х-У (рис. 1) разбивают на равные участки вертикальными линиями, проведенными через точки Х1 = 0,1; Х2= 0,2 и т. д. Для каждого участка определяют тангенс угла наклона отрезка кривой равновесия:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол


2.7 Определение высоты колонны Расчет высоты насадки методом ВЭТТ:


Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Действительная высота насадки:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Общая высота насадки:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Высота колонны определяется по формуле:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

где Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол, Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол – высота соответственно сепарационной части колонны, расстояние между днищем колонны и тарелкой.


2.8 Гидравлическое сопротивление слоя орошаемой насадки


Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

где Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол- гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па.

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

где Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол - свободный объём насадки, Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол=0,74 м3/м3;

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол- эквивалентный диаметр насадки, Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол=0,015 м;

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол - коэффициент сопротивления сухой насадки.

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол,

где Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол- удельная поверхность насадки, Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол=200 м2/м3.

Гидравлическое сопротивление для верхней части колонны:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Гидравлическое сопротивление для нижней части колонны:

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: