Курсовая работа: Ректифікаційна колона
Ковпачкові тарілки мають різні пристрої. Основні типи ковпачкових тарілок, застосовуваних у харчових виробництвах, представлені на рис. 5, 6.
На рис. 5 і 6 показані тарілки, звичайно застосовувані для перегонки рідин, що містять зважені частки. Тарілка, зображена на рис. 6, відрізняється тим, що в ній пара барботує у рідину із двох сторін: з-під країв ковпака й з-під країв коміра. Тому рідина, що тече по вузькому кільцевому проході, вступає в тісний контакт із пором. Така тарілка називається тарілкою подвійного кип'ятіння.
Поряд з тарілковими ректифікаційними колонами в хімічних виробництвах застосовують насадочні колони. У них контакт між парою й рідиною забезпечується насадкою.
Плівкові колони. Контакт між парою й рідиною відбувається на поверхні стікаючої рідкої плівки. Пари, збагачені в результаті обміну із флегмою нижчекиплячим компонентом, віддаляються з апарата у верхній частині колони й надходять у холодильник.
Безперервно діюча ректифікація застосовна тільки на великих заводах, для яких вона представляє ряд економічних вигід. У нашій країні переважають великі спиртові заводи, і тому в нас застосовується переважно метод безперервно діючої ректифікації, яка розглянута в даному проекті.
2. Технологічна схема ректифікації
Принципова схема ректифікаційної установки представлена на рис. 2.
Рис. 2. Принципова схема ректифікаційної установки:
1 — ємність для вихідної суміші; 2, 9 — насоси; 3 — теплообмінник-підігрівник; 4 — кип'ятильник; 5 — ректифікаційна колона; 6 — дефлегматор; 7 — холодильник дистиляту; 8 — ємність для збору дистиляту; 10 — холодильник кубової рідини; 11 — ємність для кубової рідини.
Вихідна суміш із проміжної ємності 1 відцентровим насосом 2 подається в теплообмінник 3, де підігрівається до температури кипіння. Нагріта суміш надходить на поділ у ректифікаційну колону 5 на тарілку харчування, де склад рідини дорівнює складу вихідної суміші xf.
Стікаючи вниз по колоні, рідина взаємодіє з парою, що піднімається нагору, яка утворюється при кипінні кубової рідини в кип'ятильнику 4. Початковий склад пари приблизно дорівнює складу кубового залишку хw, тобто збіднений легколетким компонентом. У результаті масообміну з рідиною пар збагачується легколетким компонентом. Для більш повного збагачення верхню частину колони зрошують відповідно до заданого флегмовим числом рідиною (флегмою) складу хр, що виходить із дефлегматора 6 шляхом конденсації пари, що виходить з колони. Частина конденсату виводиться з дефлегматора у виді готового продукту поділу — дистиляту, що охолоджується в теплообміннику 7, і направляється в проміжну ємність 8.
З кубової частини колони насосом 9 безупинно виводиться кубова рідина — продукт, збагачений важколетким компонентом, що охолоджується в теплообміннику 10 і направляється в ємність 11.
Таким чином, у ректифікаційній колоні здійснюється безупинний нерівновагий процес поділу вихідної бінарної суміші на дистилят з високим змістом легколеткого компонента і кубовий залишок, збагачений важколетким компонентом.
3. Вибір конструкційного матеріалу апарата
Для конструювання апаратів харчової промисловості, що працюють під тиском згідно [2, с. 234] можна використовувати сталь 12Х18Н10Т, характеристика якої приведена нижче.
Таблиця 1
Характеристика сталі 12Х18Н10Т
| Марка: | 12Х18Н10Т |
| Замінник: | 08Х18Г8Н2Т, 10Х14Г14Н4Т, 12Х17Г9АН4, 08Х22Н6Т, 08Х17Т, 15Х25Т, 12Х18Н9Т |
| Класифікація: | Сталь корозійно-стійка звичайна |
| Застосування: | деталі, що працюють до 600 °С. Зварені апарати й посудини, що працюють у розведених розчинах азотних, оцтових, фосфорної кислот, розчинах лугів і солей і інші деталі, що працюють під тиском при температурі від —196 до +600 °С, а при наявності агресивних середовищ до +350 °С. |
Таблиця 2
Хімічний склад в % сталі 12Х18Н10Т
| C | Si | Mn | Ni | S | P | Cr | Cu | - |
| до 0.12 | до 0.8 | до 2 | 9-11 | до 0.02 | до 0.035 | 17-19 | до 0.3 | (5 С-0.8) Ti, остальное Fe |
Таблиця 3
Механічні властивості при Т=20oС сталі 12Х18Н10Т
| Сортамент | Розмір | Напр. | sв | sT | d5 | y | KCU | Термообр. |
| - | мм | - | МПа | МПа | % | % | кДж / м2 | - |
| Поковки | до 1000 | 510 | 196 | 35 | 40 | Закалка 1050-1100oC, вода, |
Таблиця 4
Физичні властивості сталі 12Х18Н10Т
| T | E 10-5 | a106 | l | r | C | R 109 |
| Град | МПа | 1/Град | Вт/(м·град) | кг/м3 | Дж/(кг·град) | Ом·м |
| 20 | 1.98 | 15 | 7900 | 725 | ||
| 100 | 1.94 | 16.6 | 16 | 462 | 792 | |
| 200 | 1.89 | 17.0 | 18 | 496 | 861 | |
| 300 | 1.81 | 17.2 | 19 | 517 | 920 | |
| 400 | 1.74 | 17.5 | 21 | 538 | 976 | |
| 500 | 1.66 | 17.9 | 23 | 550 | 1028 | |
| 600 | 1.57 | 18.2 | 25 | 563 | 1075 | |
| 700 | 1.47 | 18.6 | 27 | 575 | 1115 | |
| 800 | 18.9 | 26 | 596 | |||
| 900 | 19.3 |
Технологічні властивості сталі 12Х18Н10Т
| Зварюваність: | без обмежень |
| Флоконечутливість: | не чутлива |
4. Розрахунок апарату
4.1 Розрахунок основних розмірів колони
Для проведення розрахунків використовуються завдання на проектування, а також довідкові дані, які зведемо в таблицю 5.
Таблиця 5
Вихідні дані
| Показник | Одиниця вимірювання | Значення |
| Вміст спирту у вихідній суміші | % об. | 8,5 |
| Вміст спирту в дистиляті | % об. | 88,0 |
| Вміст спирту в кубовому залишку | % об. | 0,015 |
| Температура вихідної суміші | °C | 75 |
| Тиск гріючої пари | кПа | 196 |
| Тип тарілок | Ковпачкові | |
|
К-во Просмотров: 411
Бесплатно скачать Курсовая работа: Ректифікаційна колона
|