Описание технологической схемы
Министерство образования и науки РФ
МосковскИй Государственный Университет Тонких Химических технологий
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии им. Н.И. Гельперина
Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по расчету ректификационной установки
Студент гр. ХТ-408 Мельников В.С.
Консультант: Прохоренко Н.Н.
Москва 2015
Содержание
Задание
Цели и задачи курсового проекта
Сущность процесса
Место строительства и конструкционные материалы
Описание технологической схемы
Расчет контактных устройств
Расчет потоков дистиллята и кубового остатка
Определение геометрических размеров колонны
Расчет гидравлического сопротивления колонны
Расчет кубового кипятильника
Расчет конденсатора-дефлегматора
Расчет подогревателя исходной смеси
Расчет водяного холодильника дистиллята
Расчет водяного холодильника кубового остатка
Расчет толщины обечайки
Диаметры штуцеров
Расчет опоры аппарата
Расчет элиптического днища (крышки)
Расчет тепловой изоляции
Расчет центробежных насосов
Выбор емкостей
Расчет и выбор конденсатоотводчиков
Список литературы
Цель и задачи курсового проектирования
Курсовой проект базируется не только на теории процессов и аппаратов химической технологии, но и на ряде предшествующих дисциплин (инженерная графика, прикладная механика, физическая химия).
Качество проекта зависит от уровня овладения знаниями по указанным дисциплинам, от умения пользоваться технической литературой и от проявленной при проектировании инициативы.
Целью курсового проекта является закрепление знаний, приобретенных при изучении перечисленного ряда дисциплин, а также привитие навыков комплексного использования полученных теоретических знаний для решения конкретных задач по аппаратному оформлению технических процессов.
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и чертежей проектируемой установки на двух листах. На первом листе помещается общий вид основного аппарата установки с достаточным количеством проекций и наиболее важными узлами. На втором листе приводится технологическая схема установки.
Сущность процесса
Ректификацией называют процесс переноса компонента (компонентов) между кипящей жидкостью и насыщенной конденсирующейся паровой фазами противотоке этих фаз. При чередовании по схеме противотока операций частичной конденсации паровой и испарения жидкой смесей можно получить выход низкокипящего и высококипящего компонентов примерно соответствующие их содержанию в исходной смеси.
Иными словами, ректификацию можно трактовать как совмещение процессов многократной дистилляции и многократной парциальной конденсации при противотоке потоков пара и жидкости.
При таком проведении процесса появляется возможность использования при каждой упомянутой операции теплоты конденсации пара для испарения жидкости - путем непосредственного контактирования конденсирующейся паровой и кипящей жидкой фаз.
Исходную смесь подогревают до температуры кипения, подают в колонну на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси. Стекая вниз по колонне жидкость взаимодействует с поднимающемся вверх паром, образующемся при кипении жидкости в кипятильнике. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка т.е. обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жидкостью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного обогащения верхнюю часть колонны орошают, в соответствии с заданным флегмовым числом, жидкостью полученной в конденсаторе путем конденсации пара выходящего из колонны. Часть конденсата отводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в холодильнике. Из кубовой части колонны насосом выводится кубовая жидкость - продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в холодильнике.
Место строительства и конструкционные материалы.
Место строительства - г. Москва.
Средняя температура воздуха в январе -10,8 С, средняя температура воздуха в июле - 18,0 С (2, с 538, табл. XL)
Выбор конструкционных материалов:
Х17Н13М2Т (ГОСТ 5632-61)
λ = 15,9 Вт/м∙с (5, с. 101)
Назначение: переходы для трубопроводов, отводы для трубопроводов, обечайки, днища, фланцы, болты, гайки, патрубки штуцеров, трубопроводы, трубопроводы химических производств.
Описание технологической схемы
Исходная смесь, содержащая 33% масс. ацетона и 66% масс. бензола в количестве 4200 кг/ч при температуре 25°С поступает в емкость для хранения исходной смеси (поз. Е1), откуда насосами (поз. Н1 и Н2) перекачивается в подогреватель (поз. П), подогревается водяным паром с температурой 100°С до температуры 78°С и подается в колонну (поз. КР), внутри которой размещены колпачковые тарелки. Кипятильник (поз. К) является источником парового потока, в нем жидкость испаряется при помощи водяного пара, имеющего температуру 100°С. Конденсатор (поз. Д) является источником жидкого потока. В конденсаторе паровая смесь с содержанием 94% масс. ацетона конденсируется проточной водой, взятой при температуре 25°С. Конденсат поступает в разделитель (поз. Р), откуда часть жидкости возвращается в виде флегмы в колонну при помощи насосов (поз. Н3 и Н4), а часть охлаждается в водяном холодильнике (поз Х2) до температуры 35°С и поступает емкость (поз. Е3). Кубовый остаток с содержанием 3,5% масс. ацетона поступает в водяной холодильник (поз. Х1), охлаждается до температуры 35°С и насосами (поз. Н5 и Н6) перекачивается в емкость для хранения кубового остатка (поз. Е2). В схеме для отвода конденсата, образующегося при работе кубового кипятильника и подогревателя исходной смеси, предусмотрены конденсатоотводчики (поз КО1 и КО2).