Расчёт ректификационной установки
 Скачать 3.46 Mb.
|
1 Составление тепловой схемы установкиОсновными типами аппаратов для проведения процесса ректификации являются тарельчатые, насадочные и роторные колонны. Роторные колонны достаточно сложны в исполнении, ограничены по своим конструктивным размерам и, кроме того, их использование влечет за собой высокие эксплуатационные расходы на привод ротора. Исходя из этого, использование в проектируемой установке роторной колонны нецелесообразно. Насадочные колонны очень просты в исполнении, но при наиболее эффективном режиме их работы орошающая жидкость задерживается в объеме колонны в максимальном количестве, образуя в проходах насадки газожидкостную смесь – плотную пену. Такой режим отличается тем, что небольшое увеличение скорости газа (пара) приводит к «захлебыванию» колонны вследствие преобладания сил трения над силами тяжести. Для данного курсового проекта выбирается колпачковая тарелка. Схема конструкции колпачковой тарелки приведена на рисунке 1.1.  1 – тарелки; 2 – патрубки; 3 – колпачки; 4 – переливные трубы; 5 – стенки колонны. Рисунок 1.1 – Конструкция с колпачковыми тарелками: В колоннах с колпачковыми тарелками находятся тарелки, закрытые сверху колпачками. Нижние края колпачков снабжены зубцами или прорезями в виде узких вертикальных щелей. Жидкость перетекает с тарелки на тарелку через переливные трубы. Уровень жидкости на тарелке соответствует высоте, на которую верхние концы переливных труб выступают над тарелкой. Чтобы жидкость перетекала только по переливным трубам, а не через патрубки, верхние концы патрубков должны быть выше уровня жидкости. Нижние края колпачков погружены в жидкость так, чтобы уровень жидкости был выше верха прорезей. Газ проходит по патрубкам в пространство под колпачками и, выходя через отверстия между зубцами или через прорези в колпачках, барботирует через слой жидкости. Чтобы газ не попадал в переливные трубы и не препятствовал таким образом нормальному перетоку жидкости с тарелки на тарелку, нижние концы переливных труб опущены под уровень жидкости. Благодаря этому создается гидрозатвор, предотвращающий прохождение газа через переливные трубы. Принципиальная схема ректификационной установки представлена на рисунке 1.2.  1 – насос исходной смеси; 2 – подогреватели исходной смеси; 3 – ректификационная колонна; 4 – испаритель колонны; 5 – дефлегматор ‒ конденсатор; 6 – сепаратор; 7 – холодильник готового продукта; 8 – насос охлаждающей воды. Рисунок 1.2 – Тепловая схема ректификационной установки Исходную смесь подают в то место ректификационной колонны 3, в котором она соприкасается со встречным потом пара с несколько большей концентрацией высококипящего компонента, чем в жидкой смеси. Место ввода исходной смеси, нагретой до температуры кипения в подогревателях 2, называется тарелкой питания. Она делит колонну на две части: верхнюю (укрепляющую) и нижнюю (исчерпывающую). В укрепляющей части происходит обогащение поднимающихся паров низкокипящим компонентом, а в исчерпывающей – удаление низкокипящего компонента. Тепло на кипение в колонне подводится к испарителю 4 куба колоны, который вынесен за пределы колонны в качестве самостоятельного теплообменника. В кубе колонны кипит жидкость. Пары ее поднимаются по колонне 3 вверх навстречу жидкости, вводимой в питательную тарелку. Из верхней части колонны богатые низкокипящим компонентом пары входят в конденсатор ‒ дефлегматор 5, конденсируются, отдавая теплоту охлаждающей воде, и в виде парожидкостной смеси поступают в сепаратор 6. Из него часть жидкости, которая называется флегмой, возвращается в колонну. Другая часть, ректификатор, через холодильник 7 поступает сначала в конденсатор, где охлаждается до более низкой температуры, а затем – в сборник дистиллята. Процессы тепло и массообмена в ректификационной колонне происходят на тарелках. Флегма из сепаратора 6 в колонне вступает в контакт с парами, образующимися в кубе колонны 3. При этом происходит частичная конденсация поднимающихся вверх паров и частичное охлаждение опускающейся жидкости. Таким образом, в процессе ректификации флегма вступает в тепло и массообмен с парами. За счет теплоты конденсации паров высококипящего компонента из флегмы испаряется низкокипящий компонент, а сама флегма обогащается высококипящим компонентом; пары же, наоборот, поднимаясь, обогащаются низкокипящим компонентом за счет испарений его из флегмы и объединяются с высококипящим компонентом. Давление в колонне атмосферное. В качестве греющего теплоносителя в испарителе колонны применяется пар, для получения которого устанавливается котел. Конденсат от испарителя колонны, имеющий высокую температуру, используется на собственные нужды предприятия. В первом подогревателе исходной смеси теплоносителем являются кубовые остатки. Во втором подогревателе исходной смеси в качестве теплоносителя, так же как и в испарителе, применяется пар. В качестве низкотемпературного теплоносителя для конденсатора ‒ дефлегматора и холодильника готового продукта используется охлаждающая вода. |