заводнова 3 курс. Гбпоу нхтк курсовой проект тема курсового проекта Рассчет ректификационной колонны
 Скачать 280.35 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ, ПРОМЫШЛЕННОСТИ И СВЯЗИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯгосударственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Невинномысский химико-технологический колледж» (ГБПОУ НХТК) КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Тема курсового проекта: Рассчет ректификационной колонны с колпачковыми тарелками для разделения бинарной смеси вода-уксусная кислота. ОП.08 Процессы и аппараты 19.02.01 Биохимическое производство
Невинномысск, 2021 г МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ, ПРОМЫШЛЕННОСТИ И СВЯЗИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Невинномысский химико-технологический колледж» (ГБПОУ НХТК)
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине ОП.08 Процессы и аппараты специальности 19.02.01 Биохимическое производство студент(ки)а 3 курса, группы _БХ-19-1_ Заводнова Надежда Алексеевна (Ф.И.О.) Тема курсового проекта Рассчирать Ректификационную колонну с колпачковыми тарелками для разделения бинарной смеси вода-уксусная кислота. Исходные данные: производительность колонны по высококипящему компоненту G=1800 кг/ч; содержание низкокипящего компонента ХF=45%; XP=99%;XW=1.4%; давление в паровом пространстве дефлегматора атмосферное ; начальная температура охлаждающего теплоносителя (воды) 200С; исходная смесь нагревается до температуры кипения насыщенным паром Рабс=0,4 МПа Содержание пояснительной записки Введение 1 Технологическая часть 1.1 Теоретические основы процесса 1.2 Выбор и описание технологической схемы установки 1.3 Выбор основного аппарата. Описание устройства и принципа работы 1.4 Устройство и принцип работы вспомогательного оборудования 1.5 Техника безопасности при обслуживании оборудования 2 Расчётная часть 2.1 Материальный баланс 2.2 Тепловой баланс 2.3 Технологический расчёт основного аппарата 2.4 Конструктивный расчёт основного аппарата 2.5 Гидравлический расчёт основного аппарата Заключение Используемая литература Содержание и объём графической части Принципиальная технологическая схема процесса – Лист А2 2 Общий вид основного аппарата с выносными элементами- Лист А1 Председатель ПЦК ХТ ______________ _______________ Ромашкина Е.С. Дата утверждения Подпись Фамилия И. О. Руководитель проекта ____________________ __________________ Безлюдный В.А. Дата выдачи задания Подпись Фамилия И. О. Содержание Введение 1 Технологическая часть 1.1 Теоретические основы процесса 1.2 Выбор и описание технологической схемы установки 1.3 Выбор основного аппарата. Описание устройства и принципа работы 1.4 Устройство и принцип работы вспомогательного оборудования 1.5 Техника безопасности при обслуживании оборудования 2 Расчётная часть 2.1 Материальный баланс 2.2 Тепловой баланс 2.3 Технологический расчёт основного аппарата 2.4 Конструктивный расчёт основного аппарата 2.5 Гидравлический расчёт основного аппарата Заключение Используемая литература Введение Химическая промышленность — это отрасль народного хозяйства, производящая продукцию на основе химической переработки сырья. Основой химического производства является химическая технология — это наука о наиболее экономичных методах и средствах массовой химической переработки сырья (природных материалов) в продукты потребления и промежуточные продукты, применяемые в различных отраслях народного хозяйства. Слово технология образовано из греческих корней технос – "мастерство", "искусство" и логос – "наука", учение. Химическая технология непосредственно связана с химией. Другими словами: Химическая технология - наука о способах производства промышленных продуктов посредством химических реакций. Главная задача химической технологии — производство разнообразных веществ и материалов с определенным комплексом заданных механических, физических, химических или биологических свойств. Знание общих закономерностей протекания химических реакций позволяет правильно определить условия, при которых тот или иной процесс протекает с максимальным выходом. В химической и нефтехимической отрасли России работает около 8 тыс. предприятий, в которых сконцентрировано около 7% основных фондов всей промышленности страны. Химический комплекс России является базовым сегментом экономики. Химическая промышленность имеет сложный многоотраслевой состав. Традиционно она подразделяется на горнохимическую отрасль (производит добычу и первичную переработку химического сырья — апатитов, фосфоритов, серы, каменных солей, нефти, газа, угля); основное химическое производство и производство (переработку) резиновых и пластмассовых изделий (использует пластики и каучуки в качестве полуфабрикатов). В свою очередь, основное химическое производство включает: производство основных химических веществ или химию органического синтеза (удобрений, синтетического каучука, пластмасс и синтетических смол и др.); производство ПАВ (поверхностно-активных веществ); производство фармацевтической продукции; производство красок; производство искусственных и синтетических волокон; производство химических средств защиты растений. 1 Технологическая часть Теоретические основы процесса Ректификация - массообменный процесс, который осуществляется в большинстве случаев в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки, тарелки. Большое разнообразие тарельчатых контактных устройств затрудняет выбор оптимальной конструкции тарелки. При этом наряду с общими требованиями (высокая интенсивность единицы объема аппарата, его стоимость и др.) ряд требований может определяться спецификой производства: большим интервалом устойчивой работы при изменении нагрузок по фазам, способностью тарелок работать в среде загрязненных жидкостей, возможностью защиты от коррозии. Зачастую эти качества становятся превалирующими, определяющими пригодность той или иной конструкции для использования в каждом конкретном процессе. Целью расчета массообменного аппарата является определение конструктивных размеров, т.е. высоты и диаметра колонны, гидромеханических и экономических показателей ее работы. При расчете процессов ректификации составы жидкостей обычно задаются в массовых долях или процентах, а для практического расчета удобнее пользоваться составами жидкостей и пара, выраженными в мольных долях или процентах. Для грубого разделения двух взаимно растворимых жидкостей применяют простую перегонку, основанную на различной температуре кипения компонентов данной смеси. При кипении смеси компонент с более низкой температурой кипения (высококипящий компонент - ВК) остается в жидкости. При конденсации паров получают дистиллят, содержащий преимущественно низкокипящий компонентв остатке, т.е. неиспаренной жидкости содержится в основном высококипящий компонент. Для точного разделения смесей взаимно растворимых или частично растворимых компонентов применяют ректификацию, которую проводят в аппарате, называемом ректификационной колонной. В нижней части колонны (кубе), как и при простой перегонке, кипит смесь.Пары, содержащие в основном низкокипящий компонент (НК), поднимаются вверх. С помощью специальных барботажных устройств пары соприкасаются с движущейся сверху аппарата флегмой (дистиллятом), состоящей из НК на входе в колонну. При соприкосновении паров и дистиллята происходит массообмен за счет многократной конденсации паров и испарения жидкости: из паров конденсируется преимущественно высококипящий компонент (ВК), а из жидкости испаряется в основном НК. В результате поднимающиеся пары обогащаются НК, а стекающая флегма-ВК. После вывода и конденсации паров в специальном конденсаторе, называемом дефлегматором, получают практически чистый НК, часть которого в виде флегмы используют для орошения колонны. В кубе остается кубовый остаток, содержащий в основном ВК. Сущность процесса ректификации можно охарактеризовать как разделение жидкой смеси на дистиллят и остаток в результате противоточного взаимодействия жидкости с парами. Расчет ректификационной колоны сводится к определению ее основных параметров - диаметра и высоты. Оба параметра в значительной мере определяются гидродинамическим режимом работы колонны, который в свою очередь, зависит, от скорости и физических свойств фаз, а так же от типа и размеров насадок. 1.2 Выбор и обоснование технологической схемы. На рис.1. показана схема ректификационной установки, состоящей из колонны с выносным дистилляционным кубом (кипятильной камерой), конденсаторов и холодильников дистиллята и кубового остатка.  1- ректификационная колонна; 2 - выносной дистилляционный куб; 3,4 - конденсаторы; 5 - холодильник дистиллята; 6 - холодильник кубового остатка; 7,8 -вход греющего пара и выход конденсата; 9 - вход исходной смеси; 10 - пар из колонны; 11 - возврат дистиллята в колонну; 12,13 - вход и выход дистиллята из холодильника; 14,15 - вход и выход охлаждающей воды; 12 - выход обогащенного дистиллята; 16 - поток пара; 17 - поток флегмы. Узел конденсации показан в двух возможных вариантах. По первому из них пары, уходящие из колонны, полностью конденсируются в одном конденсаторе 3, откуда часть конденсата возвращается в колонну для поддержания постоянного состава паров, а остальная часть охлаждается в холодильнике и отводится в качестве конечного продукта (дистиллята). На рисунке 2 представлена технологическая схема установки  1- емкость для исходной смеси; 2,9- насосы; 3- теплообменник-подогреватель; 4- кипятильник; 5- ректификационная колона; 6- дефлегматор; 7- холодильник дистиллята; 8- емкость для сбора дистиллята; 10- холодильник кубовой жидкости; 11- емкость для кубовой жидкости. Рисунок 2 - Принципиальная схема ректификационной установки В установке для непрерывной ректификации колона состоит из двух частей: верхней - укрепляющей и нижней - исчерпывающей части колоны, для того, чтобы поступающая на разделение смесь соприкасалась со встречным потоком пара с большим содержанием высококипящего компонента в исходной смеси. В исчерпывающей части колоны происходит удаление низкокипящего компонента из стекающей вниз жидкости, в верхней части обогащение низкокипящим компонентом поднимающихся паров. Исходную смесь из промежуточной емкости 1 центробежным насосом 2 подают в теплообменник 3 , где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную колонну 5 на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси XF . На питательной тарелке жидкость смешивается с флегмой из укрепляющей части колонны и, стекая вниз, взаимодействует с поднимающимися навстречу паром, более богатым высококипящим компонентом, при этом из жидкости происходит удаление низкокипящего компонента. В нижнюю часть колонны стекает жидкость, состоящая почти целиком из высококипящего компонента, часть её называется кубовым остатком и непрерывно отводится через холодильник кубовой жидкости 10 в емкость для кубовой жидкости 11. Пар поднимается по всей колонне снизу вверх, обогащаясь при этом низкокипящим компонентом. Пар, выходя из колонны, поступает в дефлегматор 6 , где он конденсируется. При этом часть конденсата возвращается в колонну в виде флегмы, другая часть выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистиллята, который охлаждается в теплообменнике 7 и направляется в промежуточную емкость 8. Таким образом, в ректификационной колонне осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной бинарной смеси на дистиллят и кубовый остаток.  Схема ректификационной установки №3 Главным аппаратом установки является ректификационная колонна 1. Работает установка следующим образом. Исходная смесь подается насосом 8 в подогреватель 5, в котором она подогревается до температуры, близкой к температуре кипения. Затем исходная смесь поступает ректификационную колонну 1 в ее среднюю часть на тарелку питания 12. Тарелка питания делит так называемую полную ректификационную колонну на две части: верхнюю укрепляющую и нижнюю исчерпывающую. В результате частичного испарения жидкости, стекающей в куб колонны и попадающей в испаритель 2, образуется поток пара. Испаритель обычно обогревают греющим водяным паром. Преимущественно в ректификационных установках используются вынесенные КАЛИШУК Д. Г. ПиАХТ ЛЕКЦИИ Ч. 2 испарители, как показано на схеме. Вынесенный испаритель 2 связан с ректификационной колонной трубопроводами: снизу – для перетока жидкости из куба колонны в испаритель; сверху – для выхода паро-жидкостной смеси из испарителя в куб колонны. Образовавшийся в испарителе пар разделяемой смеси движется в дальнейшем вверх по колонне, взаимодействуя при этом с движущейся вниз по колонне жидкостью. Взаимодействующие пар и жидкость не равновесны как в диффузионном, так и в термодинамическом отношении. Жидкость имеет меньшую температуру, чем контактирующий с ней пар. Вследствие этого пар частично конденсируется при контакте с жидкостью, а жидкость при этом частично испаряется. Конденсируется, переходя в жидкость, преимущественно высококипящий компонент (ВК), а испаряется преимущественно, переходя в паровую фазу, низкокипящий компонент. Поэтому пар выходящий из верхней части колонны обогащен НК, а жидкость, собирающаяся в кубе колонны – ВК. Пар, обогащенный ВК, поступает в конденсатор, называемый дефлегматором 3. За счет охлаждения пар в дефлегматоре 3 конденсируется. Образующийся конденсат из дефлегматора 3 сливается в емкость – делитель флегмы 4. Из делителя флегмы часть жидкости откачивается насосом 11 в виде готового продукта разделения, обогащенного НК. Этот продукт называют дистиллятом. Другая часть жидкости, обогащенной НК, насосом 10 подается в верхнюю часть колонны 1 (на ее верхнюю тарелку) для обеспечения орошения ее укрепляющей части. Принимаем схему №3. 1.3 Выбор основного аппарата. Описание устройства и принципа работы В промышленности для проведения процесса ректификации используют два типа колонн: -тарельчатые, в которых контактные устройства выполнены в виде тарелок, расположенных на определенном расстоянии друг от друга;  Тарельчатая колонна ректификации -насадочные, в которых контактные устройства заполняют практически весь объем колонны.  Насадочная колонна ректификации Конструкции тарелок весьма разнообразны, часть из них стандартизована. Выбор типа тарелки определяется видом смеси, производительностью колонны, требованиями по степени ректификации, качеству разделяемых компонентов (фракций) и т.п. Тарельчатые колонны используются, как правило, в крупнотоннажных производствах. В тарельчатых контактных устройствах интенсификация процесса тепломассообмена между взаимодействующими жидкой и паровой фазами обеспечивается, в основном, за счет максимально возможного увеличения относительной скорости движения фаз. (Предельная интенсивность процесса достигается при турбулизации двухфазной системы, однако, в традиционных конструкциях тарелок достичь турбулентного течения не удается из-за ограничений по скорости паровой фазы, обусловленных «захлебыванием» колонны и недопустимо высокими потерями давления в тарелках). Насадочные колонны приобретают все более широкое распространение в последние годы. Используемые в них насадки также весьма разнообразны по конструкции и применяемому материалу. Насадочные контактные устройства имеют высокую эффективность, хорошие массовые характеристики, однако, как правило, с ростом диаметра колонны их эффективность резко падает, а некоторые типы насадок теряют работоспособность уже при диаметре колонны 1000 м. Кроме того, они, ка правило, дороже тарельчатых. Поэтому насадочные колонны обычно используются в малотоннажном производстве. В насадочных контактных устройствах, в отличие от тарельчатых, процесс тепломассообмена осуществляется не за счет организации интенсивного перемешивания взаимодействующих фаз, а за счет увеличения поверхности границы раздела фаз. 1.4 Устройство и принцип работы вспомогательного оборудования В колоннах непрерывного действия куб служит для испарения части стекающей вниз жидкости, являясь кипятильником. По устройству такие кипятильники сходны с кипятильниками выпарных аппаратов. При небольших поверхностях теплообмена применяют кипятильники в виде змеевика или горизонтальной трубчатки, устанавливаемой в нижней части колонны, причем греющий пар подается в трубы. При больших поверхностях теплообмена применяют выносные кубы с естественной, циркуляцией разгоняемой смеси, аналогичные по устройству выпаривания аппаратам с выносным кипятильником. Дефлегматоры выполняют обычно в виде вертикальных или горизонтальных коткухотрубчатых теплообменников. Чаще всего охлаждающая вода проходит по трубам, а пары движутся в межтрубном пространстве. Дефлегматоры могут быть, выносными или со стыкованными с верхом укрепляющей части ректификационной колонны. Подогреватели исходной смеси и конденсаторы готового продукта представляют собой обычные трубчатые теплообменники. 1.5 Техника безопасности при обслуживании оборудования Важным фактором безопасности при ремонтных работах является размещение работающих на высоте. Монтажные и ремонтные работы нельзя проводить одновременно на разных отметках по одной вертикали, так как падение с большой высоты гайки, куска металла, доски, инструмента может причинить работающему ниже травму. В случае крайней необходимости это допускается только с обязательным устройством защитных настилов, обеспечивающих безопасность ремонтников на всех нижних отметках. Перед началом ремонтных работ все участники знакомятся с той частью плана организации работ, которая к ним относится, и получают подробный инструктаж по технике безопасности независимо от того, выполняли они аналогичные работы или нет. После того как подготовка к ремонту полностью закончена, каждый работающий ознакомлен со своими обязанностями и получил инструктаж по технике безопасности, приступают к ремонтным операциям. На установках снижают давление и температуру, откачивают продукт, продувают аппарат паром или инертным газом, промывают водой, удаляют воду из системы, устанавливают заглушки, делают необходимые анализы воздушной среды и только после этого вскрывают отдельные части установки. Работы ведут в определенной последовательности и при строгом соблюдении времени и скорости проведения отдельных операций. В аппарате, трубопроводах, даже в арматуре есть места, в которых при остановке производства на ремонт может остаться продукт. Это возможно, например, в участках аппаратов, расположенных ниже спускных штуцеров, в местах отклонений днищ от горизонтального положения, в тарелках ректификационных колонн, в гидравлических затворах, полостях, образующихся при деформации днищ, провисших частях трубопроводов, даже в вентилях и кранах. В кране диаметром 50 мм (в проходном отверстии) может остаться до 70-90 г жидкости. Места возможного скопления остаточных продуктов особенно хорошо должны знать работники, обслуживающие установку и при ремонте они обязаны проследить за тем, чтобы продукт был своевременно удален из этих мест. Удаление продукта должно быть правильно организовано с учетом условий производства и видов продукта. Запрещается слив любого продукта и промывных вод на полы и площадки, а также удаление продувочных газов и паров в помещения, потому что это может привести к созданию взрывоопасных или токсичных концентраций. Жидкие продукты обычно не сбрасывают в канализацию, а эвакуируют в другие емкости; горючие газы направляют на факел для сжигания. Для удаления продуктов, как правило, используют имеющиеся трубопроводы и емкости; иногда приходится заранее подготовлять дополнительные участки трубопроводов с арматурой. Обычно эти участки подготавливаемые заранее, подгоняются по месту и используются неоднократно. Таким образом, порядок удаления продуктов предусматривают заранее по схеме, приложенной к плану ведения подготовительных и ремонтных работ. Очень важна правильная установка заглушек. Их составляют на трубопроводах, входящих в аппарат или выходящих из него, чтобы предотвратить возможность попадания в него продуктов, которые могут вызвать создание взрывоопасных или недопустимых вредных концентраций. Иногда считают, запорных приспособлений достаточно, чтобы предотвратить проникновение продуктов в отключенную часть аппарата, но на это нельзя полагаться, тем более что запорное приспособление может быть случайно открыто, заглушка же гарантирует невозможность попадания продуктов в отключаемую арматуру. По окончании ремонта все заглушки снимают; оставленная заглушка может вызвать нарушение технологического процесса, повышение давления и в конечном итоге аварию. Размер и толщина заглушки определяется в соответствии с требованиями ГОМТ или расчетом. Чтобы можно было сразу видеть, поставлена она или нет, ее снабжают хвостовиком, окрашенным в красный цвет и нумеруют. Места, время установки и снятие заглушек фиксируют в специальном журнале. Установку и снятие заглушек проверяет ответственный за подготовку и окончание ремонтных работ. Работа по установке заглушек является опасной. При выполнении этой работы необходимо соблюдать меры предосторожности: разъем фланцев нужно осуществлять осторожно; под фланцы надо поставить ведро, продукт может оказаться в этой части оборудования. Обычно эту работу поручают газоспасателям. 2 Расчетная часть Рассчирать Ректификационную колонну с колпачковыми тарелками для разделения бинарной смеси вода-уксусная кислота. Исходные данные: производительность колонны по высококипящему компоненту G=1800 кг/ч; содержание низкокипящего компонента ХF=45%; XP=99%;XW=1.4%; давление в паровом пространстве дефлегматора атмосферное ; начальная температура охлаждающего теплоносителя (воды) 200С; исходная смесь нагревается до температуры кипения насыщенным паром Рабс=0,4 МПа Данная смесь при средней температуре tср=108,1С имеет средние физико химические характеристики ρ=951,5 кг/м3; λ=0,4471 Вт/(м*К); μ=0,0002455 Па*с. с=3529Дж/(кг*К) r=2238046 Дж/кг Производительность колонны по исходной смеси:  =1800*100/55=3273 кг/чНайдём производительность колонны по дистилляту и по кубовому остатку (  и  ) на основании уравнений материального баланса: , (1)где  – содержание легколетучего компонента в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке соответственно. Решим систему уравнений, получим следующие значения.  Выразим концентрацию ХF в молярной доле по следующей формуле:  , (2)где  и  – молекулярные массы воды и уксусной кислоты соответственно, кг/кмоль. Выразим концентрацию дистиллята в молярной доле по следующей формуле:  , (3) Выразим концентрацию кубового остатка в молярной доле по следующей формуле:  , (4) Найдем относительный мольный расход питания по следующей формуле:  , (5) Построим диаграмму равновесия в координатах  для исходной смеси вода -уксусная кислота Определим минимальное число флегмы по следующему уравнению  , (7)где  – мольная воды в паре, равновесном с уксусной кислотой, определенная по диаграмме  . 1,82Нагрузка ректификационной колонны по пару и жидкости определяется рабочим флегмовым числом. Его находим по следующему уравнению:  , (8) 2,67Найдем уравнение рабочих линий для верхней (укрепляющей) части колонны по следующему уравнению:  , (9)  27Найдём уравнение рабочих линий для нижней (исчерпывающей) части колонны по следующему уравнению:  , (10)  Определение скорости пара и диаметра колонны Определим среднюю концентрацию жидкости в верхней части колонны по следующему уравнению:  , (11) Определим среднюю концентрацию жидкости в нижней части колонны по следующему уравнению:  , (12) Рассчитаем среднюю концентрацию пара для верхней части колонны по уравнению (8)  15=0,884Рассчитаем среднюю концентрацию пара для нижней части колонны по уравнению (9)  =0,44Средние температуры пара определяем по диаграмме равновесия в координатах  для исходной смеси вода - уксусная кислота при атмосферном давлении.   Среднюю мольную массу пара в верхней части колонны найдем по следующей формуле:  , (13) Среднюю мольную массу пара в нижней части колонны найдем по следующей формуле: , (14) Определим среднюю плотность пара в верхней части колонны по следующей формуле:  , (15)где  – температура при н.у., K;где  – средняя температура в верхней части колонны, K. Определим среднюю плотность пара в нижней части колонны по следующей формуле: , (16)где – средняя температура в верхней части колонны, K.м Найдем среднюю плотность пара в колонне по следующей формуле:  , (17) Температура вверху колонны при  равняется  , а в кубе – испарителе при  равняется  .С помощью интерполяции найдем плотности веществ. Плотность воды при равняется ρ =  , у жидкой уксусной кислоты при   она равна ρ =  .Плотности жидких воды и уксусной кислоты близки, поэтому принимаем среднюю плотность жидкости в колонне:  По данным каталога – справочника «Колонные аппараты» принимаем расстояние между тарелками  .Определим скорость пара в колонне по уравнению:  , (18)где С = 0,032 – коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстояние между тарелками, рабочего давления в колонне, нагрузки колонны по жидкости.  Объемный расход, проходящего через колонну пара при средней температуре в колонне найдем по следующей формуле:  , (19)где  – средняя температура в колонне, ; – мольная масса дистиллята, кг/кмоль.Найдем среднюю температуру по следующей формуле:  , (20) Определим мольную массу дистиллята по следующей формуле:  , (21) Подставим полученные значения в формулу (18)  Диаметр колонны рассчитаем по следующей формуле:  , (22) =1,87мПо каталогу – справочнику «Колонные аппараты» принимаем D = 1800 мм Скорость пара в колонне найдем по следующей формуле:  , (23) Определение числа тарелок и высоты колонны Нанесем на диаграмму y – x рабочие линии верхней и нижней части колонны и найдем число ступеней изменения концентрации  . В верхней части колонны  , в нижней части  , всего – 41 ступеней.ц Число тарелок рассчитаем по следующему уравнению:  , (24)где – число ступеней в верхней или нижней части колонны, определяемое по диаграмме;где  – средний КПД тарелок.Найдем коэффициент относительной летучести разделяемых компонентов по следующей формуле:  , (25)где  и  – давления насыщенного пара воды и уксусной кислоты соответственно при средней температуре в колонне равной  , мм рт. столба Тогда  По графику находим  . Длину пути жидкости на тарелке найдем по следующей формуле:  , (26)где D – диаметр колонны, м.  Средний КПД тарелок найдем по следующему уравнению:  , (27)где  – значение поправки на длину волны. Число тарелок в верхней части колонны найдем по уравнению (23)  Число тарелок в нижней части колонны найдем по уравнению (23)  Общее число тарелок  , с запасом  , из них в верхней части 41 тарелок и 27 тарелок в нижней части колонны.Высоту тарельчатой части колонны рассчитаем по следующему уравнению:  , (28) 2.6 Тепловой расчет установки Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре – конденсаторе, найдем по следующей формуле:  , (29) Расход теплоты, получаемой в испарителе от греющего пара, найдем по следующему уравнению:  , (30)где  приняты в размере 3% от полезно затрачиваемой теплоты;где , , – удельные теплоемкости взяты соответственно при  ,  ,  ;где – температура кипения исходной смеси определена по диаграмме. Расход теплоты в паровом подогревателе исходной смеси рассчитаем по следующей формуле:  , (31) где приняты в размере 5% от полезно затрачиваемой теплоты;где  – удельная теплоемкость исходной смеси,  – взята при средней температуре равной  . = Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята, рассчитаем по следующей формуле:  , (32)где  – удельная теплоемкость дистиллята, взята при средней температуре равной  . Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка, рассчитаем по следующей формуле:  , (33) где – удельная теплоемкость кубового остатка, – взята при средней температуре равной  . Расход греющего пара, имеющего давление  в испарителе найдем по следующей формуле: , (34)где  – удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг. Расход греющего пара, имеющего давление  в подогревателе исходной смеси найдем по следующей формуле: , (35) Рассчитаем общий расход греющего пара  Заключение В ходе выполнения данной курсовой работы была изучена техническая литература. Были рассмотрены виды тарелок, такие как ситчатые и колпачковые. Приведены физико - химические свойства воды и уксусной кислоты. Изучена технологическая схема ректификационной установки. Был произведен расчет ректификационной колонны непрерывного действия для разделения смеси: вода - уксусная кислота при атмосферном давлении. Диаметр ректификационной колонной равен D = 1,80 м, высота тарельчатой части Hт = 19,8 м, в которой применяются колпачковые тарелки, расстояние между которыми h = 0,3 м. Колонна работает в нормальном режиме. Ректификационная колонна, представляет собой вертикальную трубу, в которой через определенное расстояние установлены колпачковые тарелки, где идет контакт между паровой и жидкой фазами. При определении числа тарелок был использован графический метод построения ступеней, а затем произведен расчет числа тарелок. Общее число тарелок составляет n = 66, с запасом n = 68. В работе представлены: чертеж технологической схемы ректификационной установки и чертеж ректификационной колонны. Используемая литература Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И.Дытнерскийи др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.:,Химия, 1991. – 496 с. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. – 10-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. с изд. 1973 г. - М.:, ООО ТИД «Альянс», 2004. – 753 с. Колонные аппараты: каталог – справочник / Л. И. Коробчанская, А. К. Литнварев, А. Л. Марченко и др. (УкрНИИхиммаш); В. В. Маруков, В. С. Свеженцев и В. А. Шейнман (ВНИИнефтемаш). – М.: Типография НИИМАШ, 1987. – 30 с. |