Курсовой проект - Расчёт и проектирование установки для разделение бинарной смеси ацетон – бензол

Содержание
Введение 5
1 Описание и обоснование технологической схемы установки 6
2 Описание конструкции и принципа действия ректификационной колонны 9
2.1 Описание конструкции ректификационной колонны 9
2.2 Принцип действия ректификационной колонны 10
3 Описания конструкции и принципа действия вспомогательного оборудования 13
4. Расчёт тарельчатой ректификационной колонны 19
4.1 Расчёт материального баланса по продуктам 19
4.1.2 Массовые расходы продуктов 19
4.1.2 Молярные расходы питания и продуктов разделения 20
4.2 Условия равновесия 21
4.3 Расчёт минимального и рабочего флегмовых чисел 23
4.3.1 Расчёт минимального флегмового числа 23
4.3.2 Расчёт оптимального флегмового числа 24
4.4 Рабочие линии и их построение на диаграмме x-y 30
4.5 Установление средних параметров жидкости и пара в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны 31
4.5.1 Расчёт средних составов жидкости в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны 31
4.5.2 Расчёт средних составов пара в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны 32
4.5.3 Расчёт средних молярных масс жидкости и пара в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны 32
4.5.4 Определение температур жидкости и пара 33
4.5.5 Расчёт плотности жидкости и пара 34
4.5.6 Расчёт массовых расходов жидкости и пара 35
4.5.7 Расчёт объёмных расходов жидкости и пара 36
4.5.8 Расчёт динамической вязкости жидкостей 37
4.6. Расчёт рабочей скорости пара в ректификационной колонне и её диаметра 38
4.6.1 Расчёт рабочей скорости пара в колонне 38
4.6.2 Расчёт диаметра ректификационной колонны 39
4.6.3 Действительная скорость пара в колонне 39
4.6.4 Параметры тарелки 39
4.7 Расчёт высоты ректификационной колонны 40
4.7.1 Расчёт числа теоретических тарелок в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны 40
4.7.2 Расчёт средней эффективности тарелок в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны 41
4.7.3. Расчёт числа тарелок в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны 42
4.7.4 Расчет высоты тарельчатой части колонны 43
4.7.5 Расчёт габаритной высоты ректификационной колонны 43
4.8 Расчёт гидравлического сопротивления ректификационной колоны 45
4.8.1 Гидравлическое сопротивление сухих тарелок 45
4.8.2 Гидравлическое сопротивление, обусловленное парожидкостным слоем на тарелке 46
4.8.3 Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения 47
4.8.4 Гидравлическое сопротивление орошаемых тарелок 48
4.8.5 Гидравлическое сопротивление ректификационной колонны 48
4.9. Расчет штуцеров ректификационной колонны 48
4.9.1 Штуцер для входа питания 48
4.9.2 Штуцер для входа флегмы 49
4.9.3 Штуцер для выхода паров флегмы и дистиллята 49
4.9.4 Штуцер для выхода кубового остатка 50
5 Подбор вспомогательного оборудования 51
5.1 Подробный расчет холодильника кубовой жидкости 51
5.2 Расчет холодильника дистиллята 60
5.3 Расчет кожухотрубчатого теплообменника-испарителя 61
5.4 Расчет кожухотрубчатого конденсатора (дефлегматора) 62
5.5 Расчет подогревателя исходной смеси 63
5.6 Расчет центробежного насоса 64
Заключение 68
Список использованных источников 69

Исходные данные для расчёта:
– разделяемая смесь – ацетон-бензол
– производительность по питанию G ̅_F = 24000 кг/ч = 6,667 кг/c
– давление P = 0,1 МПа
– молярная доля низкокипящего компонента (НК) в исходной смеси
x_F = 0,27 кмоль/кмоль
– молярная доля НК в кубовом остатке x_w= 0,02 кмоль/кмоль
– молярная доля НК в дистилляте x_D= 0,95 кмоль/кмоль
– тип аппарата – тарельчатый
– тип тарелок – ситчатые

В данном курсовом проекте рассмотрена схема непрерывной ректифи-кации. Непрерывный процесс характеризуется непрерывной подачей сырья в колонну и непрерывной выгрузкой продуктов разделения. При этом все ста-дии процесса (ректификация, подогрев сырья, дистилляция и другие) разде-лены в пространстве и проводятся одновременно в разных аппаратах. Много тоннажные производства в основном используют непрерывную ректифика-цию т.к. она, как и все непрерывные процессы имеет ряд преимуществ перед периодической:
компактность установки;
возможность использования оборудования большой мощности;
однородность по качеству продукции;
стабильные условия работы, что облегчает установление требуемого режима работы и автоматизацию процесса;
труд обслуживающего персонала легче, безопаснее, производительнее (т.к. отсутствуют простои оборудования между операциями);
уменьшенный расход тепла, причем возможно использование тепла кубового остатка на подогрев исходной смеси в теплообменнике.
Однако наряду с существенными преимуществами непрерывная ректифи-кация имеет ряд недостатков по сравнению с периодической. Основными не-достатками является повышенная стоимость основных производственных фондов и необходимость использования более квалифицированных специали-стов.
Таким образом в производствах крупного масштаба более целесообразно применять непрерывную ректификацию, а в небольших неравномерно работающих производствах – периодическую.
При выборе схемы установки исходят, прежде всего, из экономической эффективности предлагаемых мероприятий. При этом так же учитываются технологические особенности того или иного производства. Таким образом все делается для того, чтобы с наименьшими затратами добиться максимальной эффективности. Так при подборе оборудования главными показателями являются:
а) стоимость;
б) простота монтажа;
в) простота эксплуатации.

Заключение
В курсовой работе разработана тарельчатая ректификационная установка непрерывного действия для разделения бинарной смеси ацетон-бензол. Процесс проводится в вертикальной ректификационной установке. Высота тарель-чатой части аппарата 12100 мм, диаметр 1800мм.
Используются ситчатые та-релки типа ТС-Р.
Для подогрева питания используется двухходовой кожухотрубчатый теплообменник с поверхностью теплопередачи 31 м2, диаметром кожуха D=400 мм, с 100 трубами размером 25х2 и длиной L=4 м.
В качестве кубового испарителя выбрал одноходовой теплообменник со следующими характеристиками: D=600 мм, n=240, размер труб 25х2, длиной L=4 м и поверхностью теплопередачи 75 м2.
В связи с необходимостью охлаждать дистиллят используют холодильник (двухходовой кожухотрубчатый теплообменник ) с поверхностью теплопереда-чи 24 м2, диаметром кожуха D=400 мм, с 100 трубами размером 25х2 и длиной L=3 м.
Для охлаждения кубовой жидкости используется двухходовой кожухо-трубчатый теплообменник с поверхностью теплопередачи 32 м2, диаметром кожуха D=400 мм, с 100 трубами размером 25х2 и длиной L=4 м.
Для подачи смеси из закрытой емкости в теплообменник-подогреватель используем центробежный насос марки Х20/31, мощностью N=10 кВт, обеспечивающий напор Н =18 м