РЕФЕРАТ 

       Данная  пояснительная записка содержит  листов 37,  рисунков 10,  листов приложения 3,  литературных источника 6.

       Ректификационная  колонна, хлороформ-бензол, тарелка, теплообменник, дефлегматор, насос, дистиллят, кубовый  остаток, флегма, кубового испарителя, холодильник кубового остатка, делитель флегмы.

       В данной работе проведён краткий теоретический  обзор разрабатываемого процесса, спроектирована ректификационная установка непрерывного действия для разделения бинарной смеси хлороформ-бензол, приведён её расчёт, подробный расчёт кубового испарителя, произведён подбор и расчёт вспомогательного оборудования. Также работа содержит описание технологической схемы установки разделения заданной смеси, обоснование выбора аппаратурного оформления.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                          Содержание

        Введение 

        1. Литературный обзор процесса  ректификации

1.1.   Теоретические  основы ректификации

1.2. Основные  технологические схемы

       1.2.1. Непрерывно действующие установки

            1.2.2. Периодически действующие установки

       1.2.3. Ректификация многокомпонентных  смесей

          1.3. Устройство ректификационных  аппаратов

       2. Описание технологической схемы  установки 

          2.1. Описание технологической схемы  разрабатываемой установки

       3. Расчёт основного оборудования

         3.1. Расчёт материального баланса  ректификационной колонны

         3.2. Определение рабочего флегмового числа

         3.3. Определение скорости пара  и диаметра колонны

         3.4. Гидравлический расчёт тарелок                           

       4. Подробный расчёт теплообменника

       5.Расчёт вспомогательного оборудования

         5.1. Расчёт теплообменника для  подогрева питания

         5.2. Расчёт и подбор дефлегматора 

     5.3. Расчёт холодильника дистиллята

         5.4. Подбор насоса и расчёт трубопровода

Заключение 

Список использованных источников

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Введение

 

       В химической промышленности осуществляются разнообразные процессы, в которых исходные материалы в результате химического взаимодействия претерпевают глубокие превращения, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния, внутренней структуры и состава веществ. Наряду с химическими реакциями, являющимися основой химико-технологических процессов, в химической промышленности используются многочисленные физико-химические процессы. К таким процессам относится и разделение жидких смесей методом ректификации.

       Ректификация  известна с начала 19 века как один из важнейших технологических процессов, главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию всё шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты). 

       Процессы  ректификации осуществляются, периодически или непрерывно при различных давлениях: при атмосферном давлении, под вакуумом (для разделения смесей высококипящих веществ), а также под давлением больше атмосферного (для разделения смесей, являющихся газообразными при нормальных температурах).

     Ректификация  – массообменный процесс, который осуществляется в противоточных колонных аппаратах с контактными элементами (насадки, тарелки). В процессе ректификации происходит непрерывный обмен между жидкой и паровой фазой. Жидкая фаза обогащается более высоко кипящим компонентом, а паровая фаза – более низкокипящим. Процесс массообмена происходит по всей высоте колонны между стекающей вниз флегмой и поднимающимся вверх паром. Чтобы интенсифицировать процесс массообмена применяют контактные элементы, что позволяет увеличить поверхность массообмена. В случае применения насадки жидкость стекает тонкой плёнкой по её поверхности, в случае применения тарелок пар проходит через слой жидкости на поверхности тарелок. В данной работе приведён расчёт тарельчатой ректификационной колонны для разделения бинарной смеси хлороформ-бензол. 
 
 
 
 
 
 
 
 

       

       

                               2. ОБОСНОВАНИЕ И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ 

      Тарелки менее чувствительны к загрязнениям, чем колонны с ситчатыми тарелками, и отличаются более высоким интервалом устойчивой работы колонны с  колпачковыми тарелками. Колпачковые тарелки устойчиво работают при значительных изменениях нагрузок по газу и жидкости. 

2.1. Описание технологической  схемы разрабатываемой  установки

       

      Исходная  смесь подаётся насосом 9  (или  насосом 10 в случае неисправности 9) в теплообменник 1, где подогревается кубовым остатком, подаваемой насосом 13 из ёмкости 8. Далее, поскольку тепла кубового остатка не достаточно для подогрева исходной смеси до её температуры кипения, она поступает  в теплообменник 2, где нагревается греющим паром до температуры кипения. Нагретая до температуры кипения смесь подаётся на питающую тарелку ректификационной колонны 3, стекает в куб испарителя, где, при дальнейшем нагреве, начинается испарение исходной смеси. Легколетучий компонент хлороформ в виде пара поступает в дефлегматор 4, где при охлаждении водой пар конденсируется. Конденсат поступает в делитель флегмы 5, после которого часть конденсата при помощи насоса 11 возвращается назад в ректификационную колонну, оставшаяся часть подаётся в холодильник дистиллята 6, после которого подаётся в ёмкость для готового продукта 7. Из этой ёмкости при помощи насоса 12 готовый продукт подаётся дальше на технологические нужды или на другие цели.

     Технологическая схема разрабатываемого процесса (непрерывное  разделение смеси четырёххлористый углерод – этанол)  

                  1,2 – подогреватели  исходной смеси; 3 – ректификационная колонна; 4 –дефлегматор; 5 – делитель флегмы; 6 – холодильник дистиллята; 7 – ёмкость для готового продукта; 8 – ёмкость для кубовой смеси; 9-13 – насосы; 14 – конденсатоотводчик.

Рис 2.1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          3 Расчёт основного оборудования

      

           Особенности расчёта тарельчатой ректификационной колонны

     Как правило, расчёт ректификационной колонны производится при заданных: составе исходной смеси, кубового остатка, дистиллята, производительности и рабочем давлении в колонне.

     В начале определяется материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число. Для этого используется диаграмма . Затем подбирается тип тарелок, определяется скорость пара, диаметр колонны, коэффициенты массопередачи, высота колонны, гидравлическое сопротивление тарелок. После этого можно провести расчёты эксплуатационных свойств, а также экономические показатели её использования.

     

     

       3.1 Расчёт материального баланса ректификационной колонны

     Легколетучим компонентом является хлороформ, т.к. его температура кипения ниже, чем температура кипения бензола. Температура кипения хлороформа 61.2 , а температура кипения бензола 80.2 .

     Примем, что компонент A – легколетучий компонент, а В – низколетучий компонент.

       Для расчёта материального баланса  ректификационной колонны необходимо использовать массовые  концентрации, поэтому переведем мольные концентрации в абсолютные массовые. Перевод производим по формулам: 

                                                 ,                                                    (3.1)                                    

     где - мольная доля компонента A, ,

      - массовая доля компонента A, ,

      - мольная масса компонента A, (кг/кмоль), 

          

                                                                          (3.2)

        - мольная масса компонента B, (кг/кмоль).                     

           Подставляя заданные значения, получим: 
 
 
 
 

                                                         (3.3)

                                              (3.4)

                                                     (3.5) 

       

                     (3.6)

       

                         (3.7)

       

              (3.8) 

     Производительность  по дистилляту D  и по исходной смеси определяется из уравнения материального баланса ректификационной колонны: 

                           

                                                                           (3.9)

       Откуда 

                                                                                           (3.10)

     Подставляем численные значения: 

                                                         (3.11) 

                                                                                                    (3.12) 

                                                                            (3.13)

                                                                                          

     Относительный молярный расход питания: 

       

                                              (3.14)

               

       

 

     3.2 Определение рабочего флегмового числа

     Нагрузки  ректификационной колонны по пару и  жидкости определяются значением рабочего флегмового числа R. Флегмовое число являет собой отношение количества флегмы к количеству дистиллята. Оно может находиться в интервале от . При минимальном флегмовом числе можно получить максимальное количество дистиллята, но число тарелок становится бесконечно большим. Если флегмовое число принять равным бесконечности, то получится, что колонна работает сама на себя. При флегмовом числе меньше минимального, мы ни при каких условиях не сможем получить конечный продукт с заданными свойствами.

     Минимальное флегмовое число определяется по следующей формуле: 

      

       

,                                                            (3.4) 

     где мольная доля хлороформа в паре, находящемся в равновесии с исходной смесью, определяется по y – x диаграмме.