Курсовая работа: Расчет и проектирование канифолеварочной колонны
Терпентин из емкости 1 поступает в подогреватель 2,где он подогревается до t=137 0 С. Затем подогретый терпентин направляется в канифолеварочную колонну 3. Сущность процесса уваривания канифоли сводится к отгонке от нее скипидара. Отгонка скипидара от канифоли должна быть полной, так как остатки скипидара резко снижают температуру размягчения канифоли, придают ей липкие свойства. Начальная температура кипения скипидара (α-пинена) 1560 С. Остатки скипидара будут отгоняться при температуре 250-300 0 С.
Но так как терпеновые углеводороды, содержащиеся в скипидаре, и смоляные кислоты, входящие в состав канифоли, при повышенных температурах склонны к изомеризации, что приводит к снижению их качества, а при температурах свыше 230-250 0 С канифоль разлагается, то ведение отгонки скипидара при высоких температурах недопустимо. Для снижения температуры отгонки скипидара от канифоли этот процесс можно вести следующим образом:
1. при пониженном давлении в системе;
2. в токе инертного газа (N2 , СО2 и др.);
3. с водяным паром.
Но на наших заводах отгонку скипидара ведут только в токе острого водяного пара. Острый пар используют, так как он обеспечивает хорошее перемешивание, тепло- и массообмен, возникает меньшая возможность пригорания из-за смоления. Несмотря на простоту этого способа и его экономичность, он имеет существенный недостаток, так как приводит к образованию дополнительного количества сточных вод.
Пары скипидара и воды после канифолеварочной колонны поступают в дефлегматор 5, где отделяется тяжелая фракция скипидара. Этот конденсат поступает на дополнительное охлаждение в холодильник 7, далее направляется во флорентину и в сборник скипидара второго сорта. Этот скипидар добавляют в живицемялки. Товарный скипидар поступает во флорентину 10. Так как скипидар может содержать эмульгированную воду, то его направляют на соляноватный фильтр 11. С нижней части колонны 3 отводится канифоль и направляется в емкость 4.
Товарная канифоль является аморфным стеклообразным продуктом. Это термодинамически неустойчивый продукт и может переходить в кристаллическое состояние при выделении скрытой теплоты кристаллизации.
Технологическая схема.
1,4,9,12- емкости; 2-подогреватель; 3-канифолеварочная колонна; 5-холодильник-дефлегматор; 6,7-холодильники; 8,10-флорентина; 11-фильтр;
Рис.2.1.
3. Расчет канифолеварочной колонны и вспомогательного оборудования
3.1 Расчет канифолеварочной колонны
Отгонку скипидара от терпентина и уваривание канифоли проводят в канифолеварочных колоннах непрерывным методом. Канифолеварочная колонна снабжена колпачковыми, ситчатыми тарелками. Расстояние между тарелками 400 мм. На ситчатых тарелках расположены змеевики, в которые подается глухой пар для поддержания необходимой температуры по высоте колонны. В нижнюю часть колонны подается острый пар в перегретом состоянии p= 0.8 − 1.2 МПа. При установившемся режиме на каждой тарелке колонны образуется слой терпентина высотой 200 − 300 мм, который покрывает полностью теплообменные трубы. Перетекая через переточные трубы, живица движется вниз, острый пар поднимается вверх, нагревая слой жидкости до температуры кипения азеотропа скипидар – вода и увлекая его за собой в паровой фазе.
Большая часть скипидара испаряется в верхних тарелках, поэтому верхняя часть колонны имеет большее сечение, чем основная колонна.
Разгонку скипидара ведут в токе водяного пара, что позволяет значительно уменьшить температуру отгонки.
В терпентине, который подается на колонну, содержится 880 кг скипидара (или L=880/136= 6.47 кмоль/ч) и 1320 кг канифоли (L=1320/302=4.37 кмоль/ч). В нижнем продукте содержится 4.37 кмоль канифоли и 2.8 кг (0.02 кмоль) скипидара.
Строим равновесную линию процесса десорбции при 1370 С для верха колонны, при 1560 С —для средней части и при 173— для нижней части. Рабочая линия имеет вид прямой Yк −Yн =(L∕ G)∙(Xн − Xк ), тангенс угла наклона которой равен L∕ G = 4.37∕ 15.5=0.28.
При остаточном содержании скипидара в канифоли 0.2% мас.,координаты первой точки рабочей линии будут следующими.
Содержание летучих в жидкой фазе:
(3.2.)
Поскольку в остром паре, подаваемом в нижнюю часть колонны, нет летучих, содержание летучих в паровой фазе для этой точки:
Yн =0. (3.3.)
Координаты вторых точек рабочей линии определяем из следующих величин. При переработке терпентина 40%− ным содержанием скипидара содержание летучих в жидкой фазе составит:
(3.4.)
Содержание летучих в паровой фазе Y2 будет определятся величиной удельного расхода острого пара, который в канифолеварении принято оценивать по соотношению H2 O:скипидар в дистилляте из паров, отходящих из канифолеварочной колонны:
(3.5.)