Проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси метанол-вода

Содержание

Задание на проектирование        3

Введение        4

1 Литературный обзор        5

1.1 Общие сведения о процессах перегонки        5

1.2 Сущность процесса ректификации        6

1.3 Устройство ректификационных колонн        7

1.3.1 Ректификационная колонна непрерывного действия        7

1.3.2 Ректификационная колонна периодического действия        10

1.3.3 Основные виды тарелок        12

1.3.4 Основные виды насадок        15

1.4 Физические свойства метанола и воды        17

2 Описание аппаратурной схемы технологической установки        20

3 Технологический расчет ректификационной колонны        27

3.1 Материальный баланс        27

3.2 Рабочее флегмовое число        27

3.3 Уравнения рабочих линий        29

3.4 Определение скорости пара и диаметра колонны        30

3.5 Определение числа тарелок и высоты колонны        34

3.6 Гидравлический расчет тарелок        36

4 Технологический расчет холодильника дистиллята        41

4.1 Характеристики теплоносителей при средних температурах        41

4.2 Расчет теплообменного аппарата        41

Заключение        48

Список использованных источников        49

Задание на проектирование

Выполнить проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения бинарной смеси метанол-вода. Тип колонны: тарельчатая ситчатая. Колонна работает под атмосферным давлением. Исходная смесь, содержащая XF = 40% (мол.) низкокипящего компонента (метанол), имеет температуру tн = 24 °С и перед подачей в колонну подогревается в кожухотрубчатом теплообменнике до температуры кипения. Давление греющего пара Р = 0,2 МПа. Расход смеси GF = 3.0 кг/с. Содержание низкокипящего компонента в дистилляте XD = 97% (мол.), в кубовом остатке XW = 4% (мол.). В дефлегматоре пары дистиллята конденсируются полностью. Продукты разделении охлаждаются в холодильниках до tк = 25 °С. Начальную температуру воды принять tв = 12 °С, конечную – не выше 40 °С.

Выполнить подробный расчет ректификационной колонны и холодильника дистиллята.

Представить технологическую схему установки и выполнить чертеж ректификационной колонны.

Введение

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

Процесс ректификации осуществляется путем многократного контакта между неравновесными жидкой и паровой фазами, движущимися относительно друг друга

В данной курсовой работе поставлены следующие задачи:

1. Изучить специальную литературу по заданной теме.

2. Рассмотреть основные ключевые понятия: ректификация, ректификационные колонны непрерывного и периодического действия, виды тарелок и насадок.

3. Выполнить расчет ректификационной колонны и ее чертеж, нарисовать Технологическую схему ректификационной установки и дать ее подробное описание.

1 Литературный обзор

1.1 Общие сведения о процессах перегонки

Одним из наиболее распространенных способов разделения жидких однородных смесей, состоящей из нескольких компонентов, является перегонка.

Перегонка – это процесс, включающий частичное испарение разделяемой смеси и последующую конденсацию образующихся паров, осуществляемые однократно или многократно. В результате конденсации получают жидкость, состав которой отличается от состава исходной смеси.[6]

Разделение перегонкой основано на различной летучести компонентов смеси при одной и той же температуре. Поэтому при перегонке все компоненты смеси переходят в парообразное состояние в количествах, пропорциональных их фугитивности.