Курсовая: Ректификационная установка непрерывного действия для разделения смеси: ацетон - изопропиловый спирт - вода - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Ректификационная установка непрерывного действия для разделения смеси: ацетон - изопропиловый спирт - вода

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 250 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

44 МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТОНКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ им. М.В. Ломоносова КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к курсовому проекту по ПАХТу на тему: “РЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСИ: АЦЕТОН - ИЗОПРОПИЛОВЫЙ СПИРТ - ВОДА” Проект выполнила: Буевич О.Н. Группа: XT -306 Руководитель проекта: Варфоломеев Б.Г. Москва 2003 ПЛАН Введение Описание технологической схемы Данные по равновесию смеси Основные теплофизические характеристики потоков Материальный баланс Рабочее флегмовое число Уравнения рабочих линий Определение скорости пара и диаметра колонны Расчет средних величин по аддитивности Тепловой баланс колонны Диаметр колонны по условиям верха и низа Скорость пара в колонне Определение числа тарелок и высоты колонны Число тарелок Высота тарельчатой части Высота колонны Гидравлический расчет тарелок Тепловой расчет установки Дефлегматор – конденсатор Куб – испаритель Паровой подогреватель смеси Водяной холодильник дистиллята Водяной холодильник кубового остатка Расход греющего пара Расчет теплообменной аппаратуры Расчет подогреваемой смеси Расчет конденсатора – дефлегматора Расчет испарителя (кипятильника) Выбор емкостей Емкость для хранения исходной смеси Емкость для дистиллята Емкость для кубового остатка Расчет тепловой изоляции Расчет центробежного насоса Расчет потерь на трение и местные сопротивления Выбор насоса Предельная высота всасывания Расчет и подбор штуцеров Штуцер для подачи исходной смеси Штуцер для вывода паров дистиллята Штуцер для вывода кубового остатка Штуцер для подачи флегмы Штуцер для подачи жидкости в кипятильник Расчет и подбор крышки Расчет и подбор днища Расчет и подбор обечайки Расчет и подбор конденсатоотводчиков Опора аппарата Список литературы Введение Ректификация - один из самых распространенных технологических процессов в химической, нефтяной и других отраслях промышленности. Ректификация - процесс разделения бинарных или многокомпонентных п а ров, а также жидких смесей на чистые компоненты или их смеси. Для разделения смесей используют ректификационные установки, представляющие собой ряд ступеней контакта, соединенный в противото ч ный разделительный каскад. Наиболее простое конструкционное оформл е ние противоточного каскада достигается при движении жидкости. В нефтяной, химической, нефтехимической и газовой промышленн о сти распространены тарельчатые колонны. Современные ректификационные аппараты должны обладать высок и ми разделительными способностями и производительностью, характериз о ваться достаточной надежностью и гибкостью в работе, обеспечивать низкие эксплуатационные расходы, иметь небольшую массу и, наконец, быть конс т рукционно-простыми и несложными в изготовлении. Последние требования не менее важны, чем первые, поскольку они не только определяют капитал ь ные затраты, но и в значительной мере влияют на себестоимость продукции, монтаж, ремонт, контроль, испытание и безопасную эксплуатацию оборуд о вания. Особое значение имеет надежность работы ректификационных апп а ратов, установок, производящих сырье для нефтехимической промышленн о сти. Ректификационные колонны должны отвечать требованиям государс т венных стандартов. В качестве контактных устройств применяют различные типы тарелок. В данной установке используется колпачковая тарелка. Расчет аппаратов выполняется с целью определения технологического режима процесса, основных размеров аппарата и его внутренних устройств, обеспечивающих заданную четкость разделения исходного сырья при зада н ной производительности. Технологический режим определяется рабочим давлением в аппарате, температурами всех внешних потоков, удельного ра с хода тепла и холода. Основными размерами аппарата являются его диаметр и высота. В данной установке производится разделение тройной смеси ацетон - изопропиловый спирт - вода. Описание технологической схемы Исходную смесь из промежуточной емкости Е1 центробежным нас о сом Н1-Н2 подают в теплообменник, где она подогревается до температуры кипения. Нагретая смесь поступает на разделение в ректификационную к о лонну КР на тарелку питания, где состав жидкости равен составу исходной смеси. Стекая вниз по колонне, жидкость взаимодействует с поднимающи м ся вверх паром, образующимся при кипении кубовой жидкости в кипятил ь нике К. Начальный состав пара примерно равен составу кубового остатка, то есть обеднен легколетучим компонентом. В результате массообмена с жи д костью пар обогащается легколетучим компонентом. Для более полного об о гащения верхнюю часть колонны орошают в соответствии с заданным фле г мовым числом жидкостью, подаваемой центробежным насосом Н3 – Н4, п о лучаемой в дефлегматоре Д путем конденсации пара, выходящего из коло н ны. Часть конденсата выводится из дефлегматора в виде готового продукта разделения - дистилята, который охлаждается в теплообменнике Х2 и н а правляется в промежуточную емкость Е3. Из кубовой части колонны непр е рывно выводится кубовая жидкость – продукт, обогащенный труднолетучим компонентом, который охлаждается в теплообменнике Х1 и направляется в емкость Е2. Таблица 1. Равновесные данные системы изопропиловый спирт – вода. x % 0 0,6 3,2 4 6 12 43 60 68,4 87 95,5 100 y % 0 15 33 38,5 47 51 57,5 64,5 68,4 84,5 93 100 t 0 C 100 96 90,2 87,3 85 82,9 80,8 80,4 80,3 80,8 81,5 82,3 Таблица 2. Равновесные данные системы ацетон – вода. 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y % 0 60,3 72 80,3 82,7 84,2 85,5 86,9 88,2 90,4 94,3 100 t 0 C 100 77,9 69,6 64,5 62,6 61,6 60,7 59,8 59 58,2 57,5 57 Исходные данные: производительность по исходной смеси W 1 = 7500 кг/час = 2,08 кг/с концентрации низкокипящих компонентов: в исходной смеси х1а = 25% (мольн), х1б = 60% (мольн) в дистилляте х2а = 95% (мольн), х2б = 0% (мольн) в кубовом остатке х0а = 3% (мольн). Материальные балансы W 1 - массовый расход смеси, П - массовый расход дистиллята, W 0 - массовый расход кубового остатка. Составляем уравнения материального баланса ректификационной к о лонны непрерывного действия. Баланс по всей смеси: W 1 - П - W 0 = 0 Баланс по низкокипящему компоненту: W 1х1 - W 0х0 - Пх2 = 0 кмоль/с кмоль/с Определяем мольную массу исходной смеси и дистиллята Рабочее флегмовое число Принимаем в качестве рабочего флегмового числа R = 3,75 Построение рабочих линий ректификационной колонны: рабочую линию укрепляющей части колонны удобно строить по двум точкам. Первая получается при пересечении диагонали диаграммы x - y с прямой x = x 2, а вторая - точка на оси ординат рабочую линию отгонной части колонны также строим по двум то ч кам. Первая - это точка пересечения рабочей линии укрепляющей части к о лонны с прямой x = x 1, а вторая - точка на диагонали диаграммы x - y с аб с циссой x 0. Определение скорости пара и диаметра колонны Тарельчатые колонны составляют основную группу массообменных аппаратов. Они представляют собой вертикальный цилиндр, на высоте кот о рого расположены специальные контактные устройства - тарелки. В этих к о лоннах жидкости меньшей плотности последовательно барботируются через слой жидкости на тарелках, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Жидкость непрерывно перетекает с верхних тарелок на ни ж ние, отделенные друг от друга свободным пространством, где пар или легкая жидкость отделяется от уносимых ими частиц более тяжелой фазы. В т а рельчатых колоннах происходит ступенчатый контакт фаз. Снизу вверх по колонне движутся пары, поступающие в нижнюю часть аппарата из кип я тильника, который находится вне колонны. С помощью кипятильника созд а ется восходящий поток пара. Пары проходят через слой жидкости. В резул ь тате взаимодействия между жидкостью и паром, имеющим более высокую температуру, жидкость частично испаряется, причем в пар переходит пр е имущественно НКК. Испарение жидкости на тарелке происходит за счет т е пла конденсации пара. Из пара конденсируется и переходит в жидкость пр е имущественно ВКК. Его содержание в поступающем на тарелку паре выше равновесного с составом жидкости на тарелке. Пар представляет собой на выходе из кипятильника ВКК и по мере движения вверх все больше обог а щается НКК, который переходит в паровую фазу на пути пара из кипятил ь ника до верха колонны. Пары конденсируются в дефлегматоре охлаждаемом водой и получаемая жидкость разделяется в разделителе на дистиллят и флегму, которая направляется на верхнюю тарелку колонны. На некотором расстоянии от верха колонны к жидкости из дефлегматора присоединяется исходная смесь, которая поступает на питающую тарелку колонны. Для того, чтобы уменьшить тепловую нагрузку кипятильника, исходную смесь нагр е вают в подогревателе, до температуры кипения жидкости на тарелке пит а ния. Тарелка питания делит колонну на две части, имеющие различное н а значение. В верхней части должно быть обеспечено, возможно большее у к репление паров, т.е. обогащение их НКК с тем, чтобы в дефлегматор напра в лялись пары, близкие по составу к НКК. Поэтому данная часть колонны н а зывается укрепляющей. В нижней части необходимо в максимальной степ е ни удалить из жидкости НКК, т.е. исчерпать жидкость для того, чтобы в к и пятильник стекала жидкость, близкая по составу к ВКК. Эта часть колонны называется отгонной. В дефлегматоре могут быть сконденсированы все п а ры, поступающие из колонны, либо только часть их, соответствующая кол и честву возвращаемой в колонну флегмы. В первом случае, часть конденсата остающаяся после отделения флегмы (дистиллят) охлаждается в холодил ь нике и направляется в сборник дистиллята. Во втором случае, несконденс и рованные в дефлегматоре пары одновременно конденсируются и охлажд а ются в холодильнике, который при таком варианте работы служит конденс а тором - холодильником дистиллята. Жидкость, выходящая из низа колонны, близкая по составу к ВКК также делится на две части. Одна часть направл я ется в кипятильник, а другая - кубовый остаток, после охлаждения водой в холодильнике, направляется в сборник кубового остатка. Диаметр колонны по условиям верха и низа Температура t и скорость пара п изменяются по высоте колонны. П о этому диаметр колонны d к рассчитывают для ряда сечений колонны (в н а шем случае для укрепляющей и отгонной частей). Если при расчете велич и ны d к получаются близкими, то колонну делают одного диаметра (ориент и руясь на большее значение d к). Если различие в значениях d к велико, то в этом случае укрепляющая часть колонны имеет один диаметр, а отгонная другой. Диаметр колонны по условиям верха Находим по уравнению Менделеева - Клайперона плотность пара в у к репляющей части колонны Находим среднюю плотность жидкости в колонне. Для этого находим плотности ацетона и воды по температуре в верху колонны ( t 2) и в кубе - и с парителе ( t 0). Плотность жидкого ацетона при температуре t 2 = 560С равна ацет. = 746 кг/м3 (см. [1] стр.489, табл. IV ), воды - 983 кг/м3. Плотность воды при температуре t 0 = 830 C равна вод = 972 кг/м3 (см. [1] стр.512, табл. XXXIX ), ацетона - 719 кг/м3, спирта - 735 кг/м3. Принимаем среднюю плотность жидкости в колонне 1/ а2 = .1/ = 0,95.58.1/56 = 0,98 = 752 кг/м3 , где С - коэффициент, зависящий от конструкции тарелок, расстоянии между ними, рабочего давления в колонне, нагрузки колонны по жидкости и др. Принимаем расстояние между тарелками h = 0,4м, тогда С = 0,059 (см. [1], стр.301, рис.7-2). Скорость пара в верхней части колонны Диаметр укрепляющей части колонны вычисляем по формуле , где D м - массовый поток пара. Массовый поток пара D м изменяется по высоте колонны, его значение определяется по мольному потоку пара D и значению молярной массы М п а ровой смеси: D м = D М2, где D = П(R + l ) = 0,009 (3,75 + l ) = 0,043 Мольный поток пара D постоянен по высоте колонны. Тогда D м = D М2 = 0,043 56 = 2,41 кг/ c Диаметр укрепляющей части колонны равен . диаметр колонны по условиям низа Находим плотность пара в отгонной части колонны . Скорость пара в отгонной части колонны Массовый поток пара D м в отгонной части колонны D м = D М0 = 0,043 52,4 = 2,25 кг/ c . Тогда диаметр отгонной части колонны будет равен Диаметр укрепляющей и отгонной частей колонны принимаем один а ковыми и равными d к = 1600 мм (см. [3] стр.9-10). Определение числа тарелок и высоты колонны По способу работы массообменные тарелки делятся на ситчатые, ко л пачковые, провальные и струйно-направленные. Диапазон тарелок, прим е няемых в колонной аппаратуре, составляет 200-8000 мм - в соответствии с диаметрами колонн, для которых они предназначаются. Количество тарелок в колонне бывает обычно не менее 20 - 30, а в отдельных случаях доходит до 80 штук и более. Расстояние между тарелками зависит в основном от физ и ко-химических свойств разделяемой смеси и бывает от 60 до 600 мм и более. Тарелки малых размеров выполняются цельными, тарелки больших размеров - большей частью составными (разборными) из отдельных секций, соед и ненных между собой болтами и другими крепежными приспособлениями. Тарелки характеризуются нагрузками по пару и жидкости, относительная в е личина которых, в зависимости от разделяемой смеси, может значительно отличаться друг от друга. Определение числа тарелок Для определения теоретического числа тарелок необходимо на ди а грамме х - y построить рабочие линии укрепляющей и отгонной частей к о лонны так, как это указано в разделе 1.5. В итоге получаем Число реальных тарелок рассчитывается по уравнению где - КПД тарелок, учитывающий реальные условия массообмена на тарелках. Высота тарельчатой части Нт = ( n - 1) h = (14 - 1) 0,4 = 5,2м Высота колонны. Н = Нт + Нс + Нк где Нс = 0,5 м - высота сепарационной части, Нк = 1,5 м - высота кубовой части колонны Н = 5,2 + 0,5 + 1,5 = 7,2 м. Гидравлический расчет тарелок Принимаем следующие размеры колпачковой тарелки: диаметр отве р стий d 0=4мм высота сливной перегородки h п=50мм. Свободное сечение т а релки11% от общей площади тарелки. Рассчитаем гидравлическое сопроти в ление тарелки в нижней и верхней части колонны по уравнению где - сопротивление сухой тарелки, - сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения, пж - сопротивление парожидкостного слоя на тарелке верхняя часть колонны. Гидравлическое сопротивление сухой тарелки = где - скорость пара в прорезях колпачка (из расчета верха коло н ны); - коэффициент сопротивления, равный для колпачковых тарелок …4,8 (см. [1] стр.28). = 0,935 - средняя плотность пара в верхней части колонны Fc = 0,109 Гидравлическое сопротивление сухой тарелки равно = = 4,8.0,69.0,935/ 2.0,1092 = 130,3 Па Сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения где = 21,5 10-3 Н/м - поверхностное натяжение жидкости при (см. [1] стр.526) = 4 f пр. /П (где f пр. и П – площадь и периметр прорези). f пр. = 3,14. d к. h = 2 h ( h – высота подъема колпачка) h = 0.01м(см. [7] стр.214) =2.0,01 = 0,02 м. Статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке (см. [1] стр.28) где = 0,5 – относит. Плотность пены (см. [1] стр.28) h = h ж - h пер - высота уровня жидкости над сливным порогом h пер = 0,06м - высота сливной перегородки (см. [7] стр.214) h ж = hw + how - высота слоя жидкости на тарелке. Примем hw = 0,06 м, h 0 w = 0,029 W в – плотность орошения через сливную планку. W в = W ч/В Часовой расход в верхней части колонны W ч = П R / .3600 =(0,5.3,75/ 752).3600 = 9,0 м3/ч В = 1,238 м – периметр слива (см. [7] стр.214) W в = 9,0/1,238 = 7,27 м3/ч h0w = 0,029. = 0,011 м h =0,011 м 1,3.0,5.752(0,02 + 0,015 +0,011) 9,81 = 220,6Па 130,3 +4,3 +220,6 = 355,2Па нижняя часть колонны. Гидравлическое сопротивление сухой тарелки = . Сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения где = 24,9 10-3 Н/м (см. [1] стр.526) - поверхностное натяжение жи д кости при =5Па Статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке где W в = W ч/В W ч = W 0 R / .3600 =(1,58.3,75/ 769).3600 = 27,74 м3/ч В = 1,238 м W в = 27,74/1,238 = 22,41 м3/ч h = h 0 w = 0,029 Тогда Общее гидравлическое сопротивление тарелки в нижней части коло н ны 143,5+5+284,4=432,9Па Тепловой расчет ректификационной колонны. Конденсатор-дефлегматор Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в конденсаторе-дефлегматоре находим по уравнению где - удельная теплота конденсации паров в дефле г маторе. Удельные теплоты конденсации ацетона и воды при (см. [1], стр.541, табл. XLV ). Тогда Куб-испаритель Расход тепла, получаемого в кубе-испарителе от греющего пара равен Находим теплоемкости ацетона, изопропил. спирта и воды (см. [1], стр.537, 562). ; ; ; Тогда Паровой подогреватель смеси Расход тепла в паровом подогревателе смеси ( t 1 - t нач) где t нач = 200 C удельная теплоемкость исходной смеси при средней температуре t ср = ( t 1 + t нач) /2 = (см. [1] стр.537, стр.562) Тогда ( t 1 - t нач) = 2,08 2,85.43 = 254,9 кДж / c Водяной холодильник дистиллята. Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в водяном холодильнике дистиллята. ( t 2 - t кон) где t кон = 250С удельная теплоемкость дистиллята при средней температуре t ср = (см. [1] стр.562) Тогда ( t 2- t нач) = 0,5 2,28(56 - 30) = 29,64 Находим расход охлаждающей воды где t к = 400С t н = 200С где = 1000 (см. [1], стр.172, табл.4-6). По данным [4] стр.413, принимаем одноходовый теплообменник ТН со следующи ми характеристиками: d n тр =25*2мм, l n тр =2,5м, F =2,5м2 n = 61 Водяной холодильник кубового остатка. Расход тепла, отдаваемого охлаждающей воде в водяном холодильнике кубового остатка. ( t 0 - t кон) где t кон = 300С удельная теплоемкость кубового остатка при средней температуре t ср = Тогда ( t 0 - t нач) = 1,58 3,27.53 = 273,83 Находим расход охлаждающей воды где t к = 600С t н = 200С где = 1000 (см. [1], стр.172, табл.4-6). По данным [4] стр.413, принимаем одноходовый теплообменник ТН со следующи ми характеристиками: d n тр =25*2мм, l n тр =4м, F =20м2 n = 61 Расход греющего пара. в кубе - испарителе где - удельная теплота конденсации греющего пара. Давление греющего пара тогда и (см. [1], стр.550, табл. LVII ). Тогда в подогревателе исходной смеси Всего: 0,74 + 0,35 = 1,09 Расчет и подбор теплообменной аппаратуры Расчет подогревателя исходной смеси В кожухотрубных подогревателях в трубное пронстранство поступает исходная смесь, а в межтрубное пространство подается теплоноситель - в о дяной пар. Примем начальную температуру исходной смеси равной температуре воздуха в летнее время в районе строительства: t =200 C Средняя разность температур где t Б = t гр. п - t нач = 142,9 - 20 = 122,90С t м = t гр. п - t кон = 142,9 – 63 = 79,90С Тогда Определяем значение поверхности теплообмена где - ориентировочный коэффициент теплопередачи (см. [1], стр,172, табл.4-6) м2 По данным [4] стр.413, принимаем одноходовый теплообменник ТЛ со следующи ми характеристиками: d n тр =25*2мм, l n тр =2,5м, F =12,5м2 n = 61 . Расчет конденсатора-дефлегматора Находим расход охлаждающей воды в дефлегматоре где t к = 400С t н = 200С V в = G в/ я в = 17,5/996 = 0,018м3/ c я в = 996 кг/ м3 при t = 300 C – ср. темп. воды (см. [1] стр.537) Средняя разность температур 44 Термическое сопротивление стальной стенки трубы материал трубок – сталь, (см. [1], стр.529, т. XXVIII ), толщина стенки = 2мм (см. [4] стр.413) Предварительный выбор теплообменника: где = 500 (см. [1], стр.172, табл.4-8). Согласно [4], стр.415, принимаем двухходовой теплообменник ТН со следующими параметрами: d = 25 2 мм; n = 121; F = 31,5 м2; l тр =3,5 м. Расчет скорости воды м/ c Режим течения = 0.81.10-6 м2/ c при t = 300 C – ср. темп. воды (см. [1] стр.537) Находим значение критерия Нуссельта по графику (см. [1] стр.154) = 1 = 18. = 3,2(см. [1] стр.564, табл. XIII ) = 18. = 29,7 Тогда коэффициент теплоотдачи 2, характеризующий теплоотдачу стенка– охлаждающая вода, будет равен: где 2 = 0,624 - коэффициент теплопроводности воды при 300С (см. [1], стр.561, табл. X ). Коэффициент теплоотдачи паров дистиллата, конденсирующегося на горизонтальных трубах, находим через А – комплекс теплофизических вел и чин, характеризующих пары воды (А соответствует по своему физическому смыслу частному коэффициент теплоотдачи конд= 1). , при t 2 = 560С - 0,24 м (см. [1], стр.556, рис. V ) (см. [1], стр.561,рис. X ) при t 2 = 560С =750,4 кг/м3 (см. [1], стр.512, табл. IV ) , где С - коэффициент расположения трубок, равный при горизонтал ь ном расположении 0,72, Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи К. , где р = 0,59– коэффициент рядности (см. [1], рис.4.7, стр.162). Методом итераций находим К по выражению: (500-613,9-602-603,2-603,1) К=603 Требуемая поверхность теплопередачи м2 Согласно [4], стр.415, принимаем двухходовой теплообменник со сл е дующими параметрами: d = 25 2 мм; z = 6; n = 266; F = 100 м2; l тр =5,0 м. Расчет испарителя (кипятильника) Средняя разность температур 44 Ориентировочное значение площади теплообмена составит где = 1000 (см. [1], стр.172, табл.4-6). В соответствии с [4], стр.413, поверхность наиболее близкую к расче т ной имеет теплообменник ТЛ со следующими характеристиками: d = 25 2 мм; n = 121; F = 31,5 м2; l тр =3,5 м. Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к кипящей жидкости (см. [7], стр.533): где С - коэффициент расположения трубок, равный при вертикальном расположении 0,943 (см. [1], стр.149), х – высота труб). А0= при Т = 142,90С Р=1,1атм. , где - динамический коэффициент вязкости кубового продукта (см. [1], стр.512, рис. V ). Тогда B 0= Методом итераций находим К по выражению: (1000-1547,66-1719,39-1751,97-1757,37-1758,24-1758,38) К=1758 Тогда требуемая поверхность составит м2 Исходя из значений требуемой поверхности теплообмена F тр выбир а ем теплообменник ТЛ со следующими параметрами: D = 325 мм, d = 25 2 мм; F = 16 м2, l тр = 3,0 м (см. [2], стр.56, табл.2.9) Выбор емкостей Для хранения дистиллята, кубового остатка и исходной смеси испол ь зуют емкости. В качестве емкостей мы будем использовать горизонтальные цистерны и резервуары. Горизонтальные цистерны предназначены для хр а нения жидкостей. Они представляют собой горизонтальные сварные сосуды, которые укреплены изнутри кольцами и тягами жесткости, сваренными из уголка. Днища цистерн могут быть выпуклыми или плоскими. Резервуары представляют собой сварные сосуды горизонтального типа, сваренные из у г леродистой стали обыкновенного качества, Резервуары снабжены съемными барботерами, двумя лазами, смотровыми окнами и двумя патрубками для присоединения трубопроводов каждый. Емкость для хранения исходной смеси Определяем объем исходной смеси где = 6ч = 21600с - время хранения смеси в емкости (см. [5], стр.47) - плотность исходной смеси при t = 20 0С Пусть длина резервуара к его диаметру L / D = 2, тогда Емкость для дистиллята Определяем объем дистиллята где = 6ч = 21600с (см. [5], стр.47) - плотность исходной смеси при t = 20 0С Пусть длина резервуара к его диаметру L / D = 2, тогда Емкость для кубового остатка Находим объем кубового остатка где Пусть длина резервуара к его диаметру L / D = 2, тогда Расчет тепловой изоляции Толщина тепловой изоляции и находится по уравнению где и = 0,098 - коэффициент теплопроводности совелита как изоляционного материала (см. [1], стр.529, табл. XXVIII ); = 400С - температура изоляции со стороны окружающей среды; = 142,90С - температура изоляции со стороны аппарата; = - 11,10С - средняя температура воздуха в Тамбове в январе (см. [1], стр.513, табл. XV ); 9,3 + 0,058 = 9,3 + 0,058 40 = 11,62 - коэффициент теплоо т дачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую ср е ду. Принимаем изоляцию с толщиной 5 мм. Расчет центробежного насоса Для перекачивания исходной смеси из емкости в подогреватель, а та к же для перекачивания флегмы из распределителя обратно в колонну и для отвода из емкостей дистиллята и кубового остатка используют центробе ж ные насосы. Исходная смесь перекачивается при t = 200С из емкости в аппарат, р а ботающий под давлением 0,1 М Па. Расход смеси 7500 кг/ч, геометрическая высота подъема смеси 20м, длина трубопровода на линии всасывания 7м, на линии нагнетания 14м. На линии всасывания установлены два прямоточных вентиля и два отвода под углом 900. На линии нагнетания установлен два прямоточных вентиля и три отвода под углом 900. Отношение радиуса изг и ба к внутреннему диаметру трубопровода равно четырем. Примем скорость течения смеси для всасывающего и нагнетательного трубопроводов один а ковой и равной = 1,5 м/с (см. [2], стр.16). Внутренний диаметр трубопр о вода равен где Определение потерь на трение и местных сопротивлений Определяем режим течения смеси где =100,124=1,33мПа. с - динамический коэффициент вязкости исхо д ной смеси при 200С (см. [1], стр.516, т. IX ). Режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость труб равной = 2 10-4 м (трубы стальные, бывшие в эксплуатации, с незн а чительной коррозией, см. [2], стр.14). Тогда относительная шероховатость труб будет равна (см. [1] стр.22) Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений: для всасывающей линии вход в трубу (с острыми краями) 1 = 0,5 прямоточный вентиль: 2 = К, где К = 0,89; = 0,79, тогда 2 = 0,79 0,89 = = 0,70 (2 шт) Отводы: коэффициент А = 1,0, коэффициент В = 0,11, тогда 3 = 0,11 (см. [1], стр.494, табл. XIII ); Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей л и нии = 1 +2 2 +2 3 = 0,5+2 0,70+2 0,11 = 2,13 Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле: для нагнетательной линии выход из трубы 1 = 1 вентиль прямоточный 2 = 0,79.0,89 отводы 3 = 0,11 (см. [1], стр.496, табл. XIII ). Сумма коэффициентов местных сопротивлений равна = 1 +2 2 +3 3 = 1 +2.0,70 + 3 0,11 = 2,74 Потерянный напор в нагнетательной линии Общие потери напора h п = h п. вс + h п. наг = 0,48 + 0,83 = 1,31 м Выбор насоса Находим полный напор, развиваемый насосом Полезная мощность, затрачиваемая на перекачивание жидкости Мощность на валу двигателя где н п д = 0,6 - общий КПД насосной установки, предста в ляющий собой произведение КПД насоса н; КПД передачи п и КПД дв и гателя д. По источнику [1], стр.92, табл.2.5, устанавливаем, что заданным подаче и напору, более всего соответствует центробежный насос марки X 20/53, для которого при оптимальных условиях работы V = 5,5 10-3 м3/с; Н = 34,4м. Насос снабжен электродвигателем АО2-32-2, номинальной мощностью N = 13 кВт с частотой вращения вала n = 48,3 с-1. Предельная высота всасывания. Определяем запас напора, необходимый для исключения кавитации Высота всасывания не должна превышать следующего значения Нвс А - ht - h п. вс - h кав = 10,2 - 0,24 – 0,48 – 1,6 = 7,88м где А=10,2( c м. [1] стр.52) - атмосферное давление, выраженное в ме т рах столба, перекачиваемой жидкости. ht =0,24м - давление насыщенного пара всасываемой жидкости (см. [1], стр.69). При установке насоса следует учитывать, что высота его расположения над уровнем жидкости в емкости не должна превышать значения Нвс. Расчет и подбор штуцеров Присоединение труб к химическим аппаратам бывает разъемное и н е разъемное. Первое осуществляется с помощью фланцев или на резьбе, второе на сварке или пайке. Для разъемного присоединения труб, арматуры и изм е рительных приборов на аппаратуре обычно предусматривают штуцера (па т рубки) фланцевые или резьбовые. Наиболее распространены фланцевые штуцера для присоединения труб, арматуры и приборов. Фланцевое соед и нение состоит из двух симметрично расположенных фланцев, уплотнител ь ного соединения (прокладок), и крепежных элементов (болтов, шпилек, шайб или гаек). В сварной аппаратуре низкого давления фланцы обычно и з готавливают из листового полосового или фасонного проката с последу ю щей приваркой их к обечайке, к трубе и т.д. Наиболее технологичной фо р мой изготовления фланцев является круглая форма. Диаметры штуцеров колонны и теплообменной аппаратуры, а, след о вательно, и диаметры технологических трубопроводов, определяют из ура в нения расхода по допустимой скорости потоков в них. Штуцер для подачи исходной смеси Скорость ввода исходной смеси принимаем равной = 2 м/с (см. [5], стр.42), тогда диаметр штуцера будет равен где Подбираем щтуцер по [4]. стр.659 табл.27.3 Выбираем штуцер с D у=50 мм на ру=1,0 МПа, Нт=155 мм, материал – сталь Х18Н10Т, исполнение I , ОСТ 26-1404-76 согласно [8], стр.175. Фланец подбираем по [4], стр.549, табл.21.9: D у=40 мм, D ф=130 мм, D б=100 мм, D 1=80мм, d б=М12, количество болтов z =4, материал – сталь 3, исполнение I . Штуцер для вывода пара из колонны Скорость вывода пара из колонны принимаем равной = 4 м/с (см. [5], стр.42), тогда где м3/с; D =П( R +1) – поток пара 2,19 м3 при t 2=560С Выбираем штуцер с D у=600 мм на ру=1,0 МПа, Нт=310 мм, материал – сталь Х18Н10Т, исполнение I , ОСТ 26-1404-76 согласно [8], стр.175. . Фланец подбираем по [4], стр.549, табл.21.9: D у=600 мм, D ф=635 мм, D б=495 мм, D 1=465мм, d б=М30, количество болтов z =16, материал – сталь 3, исполнение I . Штуцер для вывода кубового остатка Скорость вывода кубового остатка принимаем равной = 2 м/с (см. [5], стр.42), тогда где Выбираем штуцер с D у=40 мм на ру=1,0 МПа, Нт=155 мм, материал – сталь Х18Н10Т, исполнение I , ОСТ 26-1404-76 согласно [8], стр.175. Фланец подбираем по [4], стр.549, табл.21.9: D у=80 мм, D ф=185 мм, D б=150 мм, D 1=128мм, d б=М16, количество болтов z =4, материал – сталь 3, исполнение I . Штуцер для подачи флегмы в колонну Скорость подачи флегмы в колонну принимаем равной = 2 м/с (см. [5], стр.42), тогда где Выбираем штуцер с D у=40 мм на ру=1,0 МПа, Нт=155 мм, материал – сталь Х18Н10Т, исполнение I , ОСТ 26-1404-76 согласно [8], стр.175. Фланец подбираем по [4], стр.549, табл.21.9: D у=40 мм, D ф=130 мм, D б=100 мм, D 1=80мм, d б=М12, количество болтов z =4, материал – сталь 3, исполнение I . Штуцер для подачи жидкости в кипятильник Расчет штуцеров для подсоединения кипятильника к колонне затру д нен тем, что неизвестен расход циркулирующей жидкости. Поэтому диаметр штуцера можно принять равным соответствующим штуцерам на кипятил ь нике. В нашем случае диаметр условного прохода штуцера на кипятильнике D у = 200мм (см. [2], стр.55, табл.2.6). Тогда выбираем штуцер с D у=200 мм на ру=1,0 МПа, Нт=190 мм, материал – сталь Х18Н10Т, исполнение I , ОСТ 26-1404-76 согласно [8], стр.175. Фланец подбираем по [4], стр.549, табл.21.9: D у=200 мм, D ф=315 мм, D б=280 мм, D 1=258мм, d б=М16, количество болтов z =8, материал – сталь 3, исполнение.1 Расчет и подбор крышки аппарата В отличие от днищ, неразъемно соединяемых с обечайкой корпуса, крышки являются разъемными узлами аппаратов, закрывающими его корпус. Крышки в аппарате предусматривают для удобства сборки, возможности з а грузки и разгрузки аппарата в процессе эксплуатации, для осмотра, ремонта и т.д. Принимаем фланцевое эллиптическое отбортованное днище (тип 2 по ГОСТу 11972-66). Условное обозначение днища с размерами: D вн =1800 мм, S = 10 мм, диаметр борта D = 1935мм ("Днище 2 - 1800 - 1935 ГОСТ 11972-66") согласно [4], стр.597. Расчет и подбор днища Составными элементами корпусов химических аппаратов являются днища, которые, как правило, органически связаны с обечайкой аппарата и изготавливаются из того же материала. Одной из наиболее рациональных форм днища в цилиндрических аппаратах является эллиптическая. Материал днища - сталь X 18 H 10 T . Днище сварное из двух частей, шов ручной эле к тродуговой ( ш = 0,9). = D 2/4 H – радиус кривизны в вершине днища R = D для днищ с Н = 0.25 D H = 0,4м. D = 1,6м. = 0,9 – коэффициент прочности одностороннего стыкового шва. Допускаемое напряжение на растяжение для материала днища опред е ляется по формуле где = 1 - поправочный коэффициент, учитывающий условие эксплу а тации аппарата (см. [4], стр.408); - номинальное допускаемое напряжение (см. [4], стр.406, рис.14,2). Для определения расчетного давления в днище необходимо учитывать, что на днище действует еще и гидростатическое давление, поэтому где - плотность жидкости 7,2м - максимальная высота столба жидкости,равная высоте к о лонны. С учетом утонения, минусового допуска, коэффициента запаса прочн о сти, а также вмонтированного штуцера принимаем S = 6мм. Расчет и подбор обечайки где - плотность жидкости 7,2м - максимальная высота столба жидкости,равная высоте к о лонны. = 0,9 – коэффициент прочности одностороннего стыкового шва. Номинальное допускаемое напряжение для стали Х18Р10Т =140 мПа (см [4] стр406 рис 14.2) где = 1 - поправочный коэффициент, учитывающий условие эксплу а тации аппарата(не пожаро - и взрывоопасная среда) (см. [4], стр.408); Прибавка на коррозию: C = П. Тсл = 0,1 мм/год.15лет = 1,5 мм где П – скорость коррозии Тсл – срок службы обечайки. С учетом утонения, минусового допуска, коэффициента запаса прочн о сти S = 8мм Расчет и подбор конденсатоотводников (для подогрев. исх. смеси) Для отвода конденсата и предотвращения проскока пара в линию о т вода конденсата теплообменные аппараты, обогреваемые насыщенным в о дяным паром, должны снабжаться конденсатоотводниками. Определяем расчетное количество конденсата после теплопотребля ю щего аппарата т/ч где Gmax = D гр = 0,35 кг/с - максимальный расчетный расход пара. Оцениваем давление пара перед конденсатоотводником (конденсат о отводник устанавливается в непосредственной близости от теплопотре б ляющего аппарата) p 1 = 0,95 p = 0,95 0,28 = 0,27 МПа Давление p 2 в трубопроводе после конденсатоотводника принимаем равным 50% от давления пара после теплопотребляющего аппарата p 2 = 0,5 p 1 = 0,5 0,27 = 0,01 МПа p = p 1 - p 2 = 0,27 - 0,01 = 0,26 МПа - перепад давления на конденс а тоотводнике. Степень переохлаждения конденсата t 1/ t гп = 63/142,9 = 0,44 < 0,85 При данном значении коэффициента пропускная способность КО: kVy = т/ч где - плотность переохлажденного конденсата (см. [1] стр.537) По [6], стр.14,15 выбираем термодинамический конденсатоотводник 45ч13нж в зависимости от условной пропускной способности, ближайшее большее значение которой, составит 6,3 т/ч, диаметр условного прохода Dy = 50 мм. . Выбор опоры аппарата Опоры аппарата рекомендуется применять при установке колонных аппаратов, у которых отношение высоты к диаметру H / D 5. При отнош е нии H / D < 15 (Н = 9,6 м, D = 1,8 м, H / D = 9,6/1,8 = 5,3 <15) расчетная схема аппарата принимается в виде упруго защемленного стержня. Химические аппараты устанавливают на фундаменты чаще всего с помощью опор. Апп а раты вертикального типа с соотношением H/D і 5, оснащают так называем ы ми юбочными опорами - цилиндрическими или коническими. Масса 1 тарелки m т = 118,3 кг (см. [7] стр.214) Эллиптического днища = 138 кг (см. [4] стр.440) Обечайки = 2 яRHS ст = 2*3,14*0,8*7,2*0,008*7700 = 2230 кг Крышки – 500кг Считаем, что колонна заполнена водой: m в = яR 2 H воды = 3,14*0,82*7,2*998 = 14448 кг Примем массу штуцеров и люков 5000 кг. М = 118,3*14+138+2230+500+14448+5000 = 23972,2 кг Для колонны массой 30 т (с запасом) выбираем: 8 опор ОВ – II – Б – 4000 ОН 26 – 01 – 69 – 68 (см. [4] стр.673). Список использованной литературы 1) Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по ку р су процессов и аппаратов химической технологии, Л.: Химия, 1987. 2) Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. и др. Основные пр о цессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию, М.: Химия, 1991. 3) Колонные аппараты: Каталог, М.: Цинтихимнефтемаш, 1978. 4) Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и ра с чета химической аппаратуры: Приложение к справочнику, М.: Машин о строение, 1970. 5) Захаров М.К., Солопенков К.Н., Варфоломеев Б.Г. Методические указания к курсовому проектированию ректификационных установок непр е рывного действия, М.: Полинор-М, 1995. 6) Мясоединков В.М. / Под ред. Б.Г. Варфоломеева Подбор и расчет конденсатоотводчиков, М.: МИТХТ, 1989. 7) Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической те х нологии. М., Химия, 1991г.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Ну вот, например, вы живете в квартире - большой город, многоэтажки - куда вы денете труп?
Никуда.
А У МОРЯ ЖИТЬ ЗДОРОВО!!!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по химии "Ректификационная установка непрерывного действия для разделения смеси: ацетон - изопропиловый спирт - вода", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru