Министерство образования Российской Федерации

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Пояснительная записка

к курсовому проекту по процессам и аппаратам химической технологии

установка для непрерывной ректификации

смеси этилацетат-толуол

Проектировал:

студент группы К-41

Пугачёва Дарья Андреевна

Руководитель:

кандидат технических наук

Доцент кафедры процессов и аппаратов химической технологии

Кузнецова Ирина Константиновна

Москва 2017

Оглавление

1. Задание по курсовому проектированию №25

Рассчитать и спроектировать ректификационную установку непрерывного действия для разделения бинарной смеси этилацетат – толуол.

Исходные данные:

1. Производительность по исходной смеси 19т/ч.

2. Температура исходной смеси 20°С(смесь подаётся в колонну с

предварительным подогревом до температуры кипения).

3. Содержание легколетучего компонента:

а) в исходной смеси 20% масс.,

б) в дистилляте (ректификате) 95% масс.,

в) в кубовой жидкости 1,1% масс.

4. Тип колонны – насадочная.

5. Тип контактных элементов – керамические кольца Рашига, неупорядоченные, размер 50×50×5 мм.

6. Конденсация паров в дефлегматоре – полная.

7. Хладагент в теплообменниках – вода (нагревающаяся от 20 до 30°С).

8. Давление в колонне – см. по имеющимся равновесным данным в интервале 740-760 мм. рт. ст.

Установка должна состоять из:

1) Ректификационной колонны с кипятильником и дефлегматором;

2) Сборника исходной смеси, сборника дистиллята и сборника кубового остатка, объём которых должен обеспечить работу установки в течение 12 часов;

3) Сборника флегмы, способного обеспечить работу в течение 1 часа;

4) Холодильников дистиллята и кубового остатка, обеспечивающих охлаждение выходящих потоков дистиллята и кубового остатка до 30°С;

5) Насосов и трубопроводов;

6) Подогревателя исходной смеси, если исходная смесь поступает в колонну при температуре кипения.

Всё оборудование должно быть изготовлено из нержавеющей стали 12Х18Н10Т.

На защите проекта должны быть представлены следующие материалы:

1. Пояснительная записка, содержащая:

а) расчёт ректификационной колонны;

б) расчёт теплообменников;

в) подбор ёмкостей, конденсатоотводчиков, трубопроводов;

г) расчёт толщины термоизоляции ректификационной колонны;

д) выбор точек контроля за проведением процесса;

е) список использованной литературы.

2. Технологическая схема установки (Лист 1).

3. Чертёж общего вида ректификационной колонны в двух проекциях (Лист 2) с тремя узлами деталей устройства в укрупнённом масштабе.

2. Введение

В ряде производств химической, нефтяной, пищевой и других отраслей промышленности в результате различных технологических процессов получают смеси жидкостей, которые необходимо разделить на составные части.

Для разделения смесей жидкостей и сжиженных газовых смесей в промышленности применяют способы простой перегонки (дистилляции), перегонки под вакуумом и с водяным паром, молекулярной перегонки и ректификации. Ректификацию широко используют в промышленности для полного разделения смесей летучих жидкостей, частично или целиком растворимых одна в другой.

Сущность процесса ректификации сводится к выделению из смеси двух или в общем случае нескольких жидкостей с различными температурами кипения одной или нескольких жидкостей в более или менее чистом виде. Это достигается нагреванием и испарением такой смеси с последующим многократным тепло- и массообменом между жидкой и паровой фазами; в результате часть легколетучего компонента переходит из жидкой фазы в паровую, а часть менее летучего компонента — из паровой фазы в жидкую.

Процесс ректификации осуществляют в ректификационной установке, включающей ректификационную колонну, дефлегматор, холодильник-конденсатор, подогреватель исходной смеси, сборники дистиллята и кубового остатка. Дефлегматор, холодильник-конденсатор и подогреватель представляют собой обычные теплообменники. Основным аппаратом установки является ректификационная колонна, в которой пары перегоняемой жидкости поднимаются снизу, а навстречу парам сверху стекает жидкость, подаваемая в верхнюю часть аппарата в виде флегмы. В большинстве случаев конечными продуктами являются дистиллят (сконденсированные в дефлегматоре пары легколетучего компонента, выходящие из верхней части колонны) и кубовый остаток (менее летучий компонент в жидком виде, вытекающий из нижней части колонны).

Процесс ректификации может протекать при атмосферном давлении, а также при давлениях выше и ниже атмосферного. Под вакуумом ректификацию проводят, когда разделению подлежат высококипящие жидкие смеси. Повышенные давления применяют для разделения смесей, находящихся в газообразном состоянии при более низком давлении. Степень разделения смеси жидкостей на составляющие компоненты и чистота получаемых дистиллята и кубового остатка зависят от того, насколько развита поверхность фазового контакта, а, следовательно, от количества орошающей жидкости (флегмы) и устройства ректификационной колонны.

В промышленности применяют тарельчатые и насадочные ректификаторы. Они различаются в основном конструкцией внутреннего устройства аппарата, назначение которого — обеспечение взаимодействия жидкости и пара. Это взаимодействие происходит при барботировании пара через слой жидкости на тарелках, либо при поверхностном контакте пара и жидкости на насадке или поверхности жидкости, стекающей тонкой пленкой.