Непрерывная ректификация

5

б

а - насадка из колец Рашига: 1-отдельное кольцо; 2-кольца навалом; 3-регулярная насадка; б - фасонная насадка: 1-кольца Палля; 2 -седлообразная насадка; 3- кольца с крестообразными перегородками; 4 -керамические блоки; 5-витые из проволоки насадки; 6-кольца с внутренними спиралями; 7-пропеллерная насадка; 8-деревянная хордовая насадка

Б Г ТУ

ФАКУЛЬТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Зав.кафедрой

“_______"___________ " 2003 г “

ЗАДАНИЕ ПО КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ

Студенту Кардашу А. В.

1. Тема проекта: Рассчитать и спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения бинарной смеси _______________________________

____________________________

2. Сроки сдачи cтудентом законченного проекта

3. Исходные данные к проекту:

3.1. Производительность: ______________

по исходной смеси ___________________

по дистилляту________________________

по кубовому остатку_______6000 кг/ч_____

3.2. Содержание легколетучего компонента в:

а) исходной смеси __0.22____ % Мольные

б) дистилляте_______0.9___ % Мольные

в) кубовом остатке _0.08____ % Мольные

3.3. Температура исходной смеси__35_С______

3.4. Температуры греющего пара и охлаждающей воды во вспомогательном оборудовании выбрать самостоятельно.

3.5.Исходная смесь перед подачей в колонну подогревается в теплообменнике с использованием тепла кубового остатка (паров флегмы и дистиллята).

3.6. Тип колонны ______________________

3.7. Тип контактных устройств____________

3.S. Давление вверху колоны ___________

* - параметры выбрать самостоятельно

4. Содержание расчётно-пояснитсльной записки изложено на обороте бланка задания

5. Перечень графического материала:

5.1. Схема установки 1 лист (А1).

5.2. Общий вид аппарата с необходимыми разрезами сечениями отдельными узлами

(по указанию преподавателя. А1 )

5.3. Чертеж сборочной единицы, рабочие чертежи деталей (А 1. только для спец.: Т.05.03.01 МиАХП).

6. Консультанты по проекту: Протасов С. К.

7. Дата выдачи задания 7.09.2003

8. Календарный график работы нал проектом:

8.1. Литературный обзор 24.09.2003

8.2. Обоснование и описание установки 1.10.2003

8.3. Подробный расчёт ректификационной колонны 29.10.2003

8.4. Подробный расчет теплообменника 19.11.2003

8.5. Расчёт и подбор вспомогательного оборудования 3.12.2003

8.6. Выполнение графической части 22.12.2003

8.7. Защита проекта

РУКОВОДИTЕJIЬ __Протасов C. К.___________________

Задание принял к исполнению ______________________________ « 9 » Сентября 2003 г

Содержание расчетно-пояснительной записки

Пояснительная записка включает: титульный лист, задание на проектирование, реферат, содержание, введение, литературный обзор, описание технологической схемы установки, расчет основного аппарата, подробный расчет одного из теплообменников, расчет и подбор вспомогательного оборудования, заключение и список использованных источников. При не­обходимости в состав пояснительной записки включают список условных обозначений и приложения. Список основных обозначений помещают по­сле содержания, а приложения после списка использованных источни­ков. Задание на проектирование выдается руководителем проекта.

2. Реферат содержит сведения об объеме проекта, перечень ключе­вых слов, краткую аннотацию материалов проекта.

3. Содержание включает перечень наименований разделов и подраз­делов, в которых состоит пояснительная записка.

4. Во введении кратко отражаются роль и перспективы развития хи­мической промышленности, роль технологического процесса и назначение проектируемой установки. Объем введения не должен превышай, двух листов.

5. В литературном обзоре приводится описание: 1) теоретических основ разрабатываемого процесса; 2) основных технологических схем для для проведения; 3) типового оборудования для проектируемой установки.

По заданию преподавателя литературный обзор может быть допол­нен патентным обзором по современному аппаратурно-технологическому оформлению процесса.

6. Обоснование и описание технологической схемы включают: обос­нование ее выбора, обоснование выбора основного аппарата и вспомога­тельного оборудования с кратким описанием их конструкций и принципа действия; подробное описание принципа действия разрабатываемой установки.

Описание технологической схемы завершается кратким обосновани­ем мероприятий по охране окружающей среды, т.е. по предотвращению и обезвреживанию вредных промышленных выбросов.

7. Расчет основного аппарата зависит от его назначения, типа и кон­струкции. Он содержит технологический и конструктивный расчеты по существующим методикам.

8. Подробный расчет теплообменника включает в себя как теплотех­нический, так и гидравлический расчеты.

9. Подбор вспомогательного оборудования (обычно стандартного и нормализованного) производится на основе ориентировочных расчетов.

10. В заключение приводятся характеристики установки, основного аппарата и вспомогательного оборудования.

11. Список использованных источников включает перечень литера­туры и других источников, использованных при выполнении курсового проекта.

ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ КУPCОВОГО П РОЕКТА ПО ВСЕМ ТЕМАМ РУКОВОДСТВОВАТЬСЯ:

1. Калишук Д. Г. , Протасов С.К., Марков В.А. Процессы и аппараты химической технологии. Методические указания к курсовому проектиро­ванию по одноименной дисциплине для студ. очного и заочного обучения. - Мн.: Ротапринт БГТУ, 1992.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1991.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования : “Белорусский государственный технологический университет”

Кафедра ПИАХП

Расчётно-пояснительная записка

К курсовому проекту по курсу ПИАХТ

на тему: Расчёт и проектирование ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси бензол-толуол.

Разработал: студент

Факультета ТОВ 4к. 1 гр.

Кардаш А. В.

Проверил: Протасов С К

Минск 2003

РЕФЕРАТ

Записка содержит:

5 – таблиц; 20 - рисунков; 2 приложения; 67 листов.

РЕКТИФИКАЦИЯ, КОЛОНА, ТАРЕЛКА, НАСАДКА, ДИСТИЛЯТ, ФЛЕГМА, НАСОС, ТЕПЛООБМЕННИК, ШТУЦЕР, ТРУБОПРОВОД, ПАР, КОНДЕНСАТ.

В данной расчетно-пояснительной записке приведен тепловой, материальный, гидравлический расчет ректификационной установки включающую в себя теплообменную аппаратуру, трубопроводы, ёмкости для продуктов перегонки и саму колону. Выполнен также подбор стандартного оборудования и оптимальной технологической схемы для проведения процесса. Проведен полный гидравлический и тепловой расчёт теплообменника

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

На всем протяжении своего развития химия служит человеку в его практической деятельности. Еще задолго до новой эры возникли ремесла, в основе которых лежали химические процессы: получение металлов, стекла, керамики, красителей.

Роль современной химии в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства исключительно велика. Без развития химии невозможно развитие топливно-энергетического комплекса, металлургии, транспорта, связи, строительства, электроники, сферы быта и услуг и т. д. Химическая индустрия снабжает народное хозяйство различными материалами и сырьем. Это кислоты, щелочи, растворители, топливо, масла, пластмассы, химические волокна, синтетические каучуки, минеральные удобрения и многие другие. В различных отраслях промышленности используются химические методы, например катализ (ускорение процессов), защита металлов от коррозии, обработка деталей химическим способом.

Исключительно большое значение химия имеет в энергетике, которая использует энергию химических реакций. В связи с истощением природных запасов нефти возрастает потребление синтетического топлива, которое вырабатывает химическая индустрия. Существенной экономии нефти позволяет достичь внедрение новых процессов получения жидкого топлива из бурого и каменного угля. Таким образом, химической и нефтехимической промышленности отводится важная роль в реализации энергетической программы РБ.

Современная химическая промышленность характеризуется весьма большим числом разнообразных производств, различающихся условиями протекания технологических процессов и многообразием физико-химических свойств перерабатываемых веществ и выпускаемой продукции. Вместе с тем технологические процессы различных производств представляют собой комбинацию сравнительно небольшого числа типовых процессов (нагревание, охлаждение, фильтрование и т. д.). За последние десятилетия развитие химической технологии привело к появлению принципиально новых процессов, что поставило химическую технологию на качественно более высокий уровень. В этом отношении весьма перспективным является бурное развитие вычислительной техники, которая создает невиданные до недавнего времени возможности для исследования, моделирования и расчета процессов и аппаратов химической технологии.

Ректификация — массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки тарелки) аналогичными используемым в процессе абсорбции.

Ректификационная установка даёт наиболее полное разделение смесей жидкостей, целиком или частично растворимых друг в друге. Процесс заключается в многократном взаимодействии паров с жидкостью - флегмой, полученной при частичной конденсации паров.

2.ОПИСАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ УСТАНОВКИ

Для разделения смеси толуол – бензол, применяется ректификационное разделение. Процесс разделения требуется проводить непрерывным способом. Так как нам не известны предыдущие стадии процесса, то перед подачей на колонну необходимо предусмотреть накопительный бак, который будет обеспечивать непрерывную подачу смеси на ректификационную колонну в случае сбоев на предыдущих этапах производства, так как эти сбои могут привести к остановке колонны. По этой же причине необходимо предусмотреть два нагнетательных насоса, передающих исходную смесь с накопительного бака, через теплообменники на ректификацию (на случай выхода одного из них из строя). Для возможности очистки накопительного бака, предусматривается отвод в канализацию из последнего предусматривается отвод в канализацию для воды.

Питание требуется подавать в колонну при температуре кипения, для этого необходимо подогреть его. С этой целью перед подачей на колонну устанавливается теплообменник. Так как исходная смесь толуол – бензол кипит при температуре 99 С, то для подогрева, с целью экономии греющего пара, целесообразно использовать тепло кубового остатка. Для отвода конденсата предусматриваем отдельную канализационную систему, позволяющую возвращать конденсат обратно на парогенерацию. В колонне исходная смесь разделяется на два потока: толуол содержащий и бензол, отбираемых соответственно с нижней и верхней частей колонны. толуол как более труднолетучий компонент, собирается внизу (в кубовой части) колонны, а бензол как легколетучий компонент в верхней части колонны. Для обеспечения потока пара через колонну, устанавливается кипятильник кубового остатка. Часть кубового остатка в виде продукта отводится и собирается в бак. Целесообразно предусмотреть установку сборных баков, как для толуола, так и для бензола, т.к. не известно по технологической линии, куда направляются продукты ректификации. Для транспортировки по дальнейшей технологической линии продуктов, из сборных баков продукта транспортируются насосами. Перед подачей бензола в сборную ёмкость его необходимо охладить, что осуществляется также при помощи теплообменников. В целях экономии энергии, рационально использовать тепло кубового остатка для нагревания питания. При этом также уменьшается количество теплообменников, если этого тепла достаточно, чтобы нагреть питание до температуры кипения, или уменьшается поверхность теплообменника при использовании дополнительного подогрева с помощью греющего пара. Для образования флегмы пары, содержащие преимущественно легколетучий компонент, конденсируют в теплообменнике-дефлегматоре, и разделяют на отводимый в виде продукта поток и на поток, возвращаемый как флегму обратно в колонну.

Так как в дефлегматоре продукт только конденсируется, но не охлаждается, то перед подачей в сборную ёмкость его необходимо охладить. Охлаждение продукта в теплообменнике и дефлегматоре осуществляется с помощью воды, как наиболее дешевого теплоносителя. Для оборотной вода после выхода из теплообменников и отвода предусматриваем отдельную канализационную систему, для возможности раздельного направления на регенерацию. Для сборных ёмкостей продуктов также устанавливаем отвода для промывных вод.

Так как в технологическом процессе используются легко текучие и чистые жидкости с не большим расходом, то используем центробежные насосы. В качестве теплообменников используем кожухотрубчатые теплообменники как наиболее распространённые и вполне подходящие для реализации нашей технологической схемы. Технологическая схема приведена на чертеже.

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования : “Белорусский государственный технологический университет”

Кафедра ПИАХТ

Пояснительная записка

К курсовому проекту по курсу ПИАХТ

Тема: Непрерывная ректификация

Разработал: студент

Факультета ТОВ 4к. 1 гр.

Кардаш А. В.

Проверил: Протасов С К

Минск 2003

РЕФЕРАТ

РЕКТИФИКАЦИЯ, КОЛОНА, ТАРЕЛКА, НАСАДКА, ДИСТИЛЯТ, ФЛЕГМА, НАСОС, ТЕПЛООБМЕННИК, ШТУЦЕР, ТРУБОПРОВОД, ПАР, КОНДЕНСАТ.

В данной расчетно-пояснительной записке приведен тепловой, материальный, гидравлический расчет ректификационной установки включающую в себя теплообменную аппаратуру, трубопроводы, ёмкости для продуктов перегонки и саму колону. Выполнен также подбор стандартного оборудования и оптимальной технологической схемы для проведения процесса. Проведен гидравлический и тепловой расчёт теплообменника

Записка содержит:

5 – таблиц; 20 - рисунков; 2 приложения; 67 листов.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

На всем протяжении своего развития химия служит человеку в его практической деятельности. Еще задолго до новой эры возникли ремесла, в основе которых лежали химические процессы: получение металлов, стекла, керамики, красителей.

Роль современной химии в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства исключительно велика. Без развития химии невозможно развитие топливно-энергетического комплекса, металлургии, транспорта, связи, строительства, электроники, сферы быта и услуг и т. д. Химическая индустрия снабжает народное хозяйство различными материалами и сырьем. Это кислоты, щелочи, растворители, топливо, масла, пластмассы, химические волокна, синтетические каучуки, минеральные удобрения и многие другие. В различных отраслях промышленности используются химические методы, например катализ (ускорение процессов), защита металлов от коррозии, обработка деталей химическим способом.

Исключительно большое значение химия имеет в энергетике, которая использует энергию химических реакций. В связи с истощением природных запасов нефти возрастает потребление синтетического топлива, которое вырабатывает химическая индустрия. Существенной экономии нефти позволяет достичь внедрение новых процессов получения жидкого топлива из бурого и каменного угля. Таким образом, химической и нефтехимической промышленности отводится важная роль в реализации энергетической программы РБ.

Современная химическая промышленность характеризуется весьма большим числом разнообразных производств, различающихся условиями протекания технологических процессов и многообразием физико-химических свойств перерабатываемых веществ и выпускаемой продукции. Вместе с тем технологические процессы различных производств представляют собой комбинацию сравнительно небольшого числа типовых процессов (нагревание, охлаждение, фильтрование и т. д.). За последние десятилетия развитие химической технологии привело к появлению принципиально новых процессов, что поставило химическую технологию на качественно более высокий уровень. В этом отношении весьма перспективным является бурное развитие вычислительной техники, которая создает невиданные до недавнего времени возможности для исследования, моделирования и расчета процессов и аппаратов химической технологии.

Ректификация — массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки тарелки) аналогичными используемым в процессе абсорбции.

Ректификационная установка даёт наиболее полное разделение смесей жидкостей, целиком или частично растворимых друг в друге. Процесс заключается в многократном взаимодействии паров с жидкостью - флегмой, полученной при частичной конденсации паров.

2.ОПИСАНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ УСТАНОВКИ

Для разделения смеси толуол – бензол, применяется ректификационное разделение. Процесс разделения требуется проводить непрерывным способом. Так как нам не известны предыдущие стадии процесса, то перед подачей на колонну необходимо предусмотреть накопительный бак, который будет обеспечивать непрерывную подачу смеси на ректификационную колонну в случае сбоев на предыдущих этапах производства, так как эти сбои могут привести к остановке колонны. По этой же причине необходимо предусмотреть два нагнетательных насоса, передающих исходную смесь с накопительного бака, через теплообменники на ректификацию (на случай выхода одного из них из строя). Для возможности очистки накопительного бака, предусматривается отвод в канализацию из последнего предусматривается отвод в канализацию для воды.

Питание требуется подавать в колонну при температуре кипения, для этого необходимо подогреть его. С этой целью перед подачей на колонну устанавливается теплообменник. Так как исходная смесь толуол – бензол кипит при температуре 99 С, то для подогрева, с целью экономии греющего пара, целесообразно использовать тепло кубового остатка. Для отвода конденсата предусматриваем отдельную канализационную систему, позволяющую возвращать конденсат обратно на парогенерацию. В колонне исходная смесь разделяется на два потока: толуол содержащий и бензол, отбираемых соответственно с нижней и верхней частей колонны. толуол как более труднолетучий компонент, собирается внизу (в кубовой части) колонны, а бензол как легколетучий компонент в верхней части колонны. Для обеспечения потока пара через колонну, устанавливается кипятильник кубового остатка. Часть кубового остатка в виде продукта отводится и собирается в бак. Целесообразно предусмотреть установку сборных баков, как для толуола, так и для бензола, т.к. не известно по технологической линии, куда направляются продукты ректификации. Для транспортировки по дальнейшей технологической линии продуктов, из сборных баков продукта транспортируются насосами. Перед подачей бензола в сборную ёмкость его необходимо охладить, что осуществляется также при помощи теплообменников. В целях экономии энергии, рационально использовать тепло кубового остатка для нагревания питания. При этом также уменьшается количество теплообменников, если этого тепла достаточно, чтобы нагреть питание до температуры кипения, или уменьшается поверхность теплообменника при использовании дополнительного подогрева с помощью греющего пара. Для образования флегмы пары, содержащие преимущественно легколетучий компонент, конденсируют в теплообменнике-дефлегматоре, и разделяют на отводимый в виде продукта поток и на поток, возвращаемый как флегму обратно в колонну.

Так как в дефлегматоре продукт только конденсируется, но не охлаждается, то перед подачей в сборную ёмкость его необходимо охладить. Охлаждение продукта в теплообменнике и дефлегматоре осуществляется с помощью воды, как наиболее дешевого теплоносителя. Для оборотной вода после выхода из теплообменников и отвода предусматриваем отдельную канализационную систему, для возможности раздельного направления на регенерацию. Для сборных ёмкостей продуктов также устанавливаем отвода для промывных вод.

Так как в технологическом процессе используются легко текучие и чистые жидкости с не большим расходом, то используем центробежные насосы. В качестве теплообменников используем кожухотрубчатые теплообменники как наиболее распространённые и вполне подходящие для реализации нашей технологической схемы. Технологическая схема приведена на чертеже.