ректифікаційна установка
Загальні відомості про компоненти системи
Розрахувати і спроектувати колону ректифікації з клапанними тарілками для поділу під атмосферному тиском, з витратою G F т / ч бінарної суміші ацетон- толуол №1156 з концентрацією низькокиплячого компонента X F% (мас). Вихідна суміш надходить в колону при температурі кипіння. Вимога до частоті продуктів: X D% (мас), X W% (мас). ректифікації колона бінарний клапанний
Ректифікації - розділення рідких сумішей на практично чи стие компоненти, що відрізняються температу рами кипіння, шляхом багаторазових випаровування рідини і конденсації пари. Цей процес має велике значення в хімічній техніці. Як приклади досить вказати на поділ природних вуглеводнів нафти і синтетичних вуглеводнів з метою отримання моторних палив, на виділення індивідуальних газів з їх сумішей шляхом попередньо зрідження і наступної ректифікації рідкої суміші.
Для ректифікації зазвичай використовують колонні апарати - р ектіфікаціонние колони. в кото яких здійснюється багаторазовий контакт між потоками парової і рідкої фаз. Рушійна сила ректифікації - різниця між фактичними (робочими) і рівноважний концентраціями компонентів в паровій фазі, що відповідають даному складу рідкої фази. Парожідкостная система прагне до досягнення рівноважного стану, в результаті чого пар при контакті з рідиною збагачується легколетучим (низько-киплять) компонентами (ЛЛК), а рідина - труднолетучем (високою температурою) компонентами (ТЛК). Оскільки рідина і пар рухаються, як правило, противотоком (пар-вгору, рідина - вниз), при досить великий, висоті колони в її верх. частини можна отримати практично чистий цільовий компонент. Залежно від температу р кипіння поділюваних рідин ректифікацію проводять під різним тиском: атмосферним (т. Кип. 30-150 ° С), вище атмосферного (при поділі рідин з низькими т-рами кипіння, напр. Зріджених газів), в вакуумі (при поділі висококиплячих рідин для зниження їх т-р кипіння). Ректифікацію можна здійснювати безперервно або періодично. Для безперервної ректифікації застосовують колони, що складаються з двох ступенів: верхній-зміцнює (в ній пар зміцнюється, тобто збагачується ЛЛК) і нижньої - вичерпної (де відбувається вичерпування рідкої суміші, т. Е. Витяг ЛЛК і збагачення її ТЛК). При періодичної ректифікації в колоні проводиться тільки зміцнення пара. Розрізняють ректифікацію бінарних (двокомпонентних) і багатокомпонентних сумішей.
Колона ректифікації - апарат, призначений для розділення рідких сумішей, складові яких мають різну температуру кипіння. Класична колона являє собою вертикальний циліндр з контактними пристроями всередині.
Ректіфікація-- це тепломасообмінних процесів, в результаті якого конденсація складових пара відбувається роздільно. Ректифікаційні установки за принципом дії діляться на періодичні і безперервні. В установках безперервної дії колективна сира суміш надходить в колону і продукти поділу виводяться з неї безперервно. В установках періодичної дії розділяється суміш завантажують в куб одночасно і ректифікацію проводять до отримання продуктів заданого кінцевого складу. Промислові ректифікаційні колони можуть досягати 80 метрів у висоту і більше 6,0 метрів в діаметрі. У ректифікаційних колонах в якості контактних пристроїв застосовуються тарілки, які дали назву хімічному терміну, і насадки. Насадка, що заповнює колону, може являти собою металеві, керамічні, скляні та інші елементи різної форми. Конденсація здійснюється на розвиненій поверхні цих елементів. [1]
Тарілки. У колонах з Сітчатие і тарілках і рідина, що надійшла на верхню тарілку, після контакту з парою зливається на нижню тарілку через переливний пристрій. Пар рухається назустріч рідини з нижньої частини колони вгору і проходить послідовно че-рез отвори кожної тарілки. При нормальній роботі рідина не перетікає через отвори в тарілках, т. К. Підтримується знизу тиском пара. При проходженні через рідину пар утворює на тарілці шар піни. Колони з сітчатимі тарілками відрізняються простотою пристрою, високою ефективністю і швидкістю спорожнення від рідини в разі виникнення аварійної ситуації.
У той же час ці колони мають недоліки: вимагають суворої горизонтальності тарілок, а отвори в тарелі-ках легко забиваються відкладеннями.
Решетча т и е (прова Патерналізм) тарілку і на відміну від сітчатие тарілок не мають переливні патрубків, внаслідок чого і пар і рідина проходять через одні й ті ж отвори (отвори в решетча-тих і сітчатие тарілках роблять круглими діаметром 2-5 мм або щілиноподібними шириною 3-4 мм і довжиною 200-300 мм і більше). Ґратчасті та-Релком мають ті ж переваги і недоліки, що і сітчатие, і до того ж працюють лише в обмеженому діапазоні навантажень по пару з метою уникнення можливих режиму «захлебиванія» колони, при якому рушійний-ся від низу до верху по колоні пар перешкоджає перетіканню рідини вниз з тарілки на тарілку.
До лапанн и е тарілку і характеризуються високою стабільністю роботи в ши-роком діапазоні навантажень по пару. Рідина переливається з тарілки на тарілку по переливних трубах 4, а пар проходить через отвори в тарілках, в яких знаходяться клапани 3. При зниженні парової навантаження деякі клапани опускаються, перекриваючи отвору, що дозволяє забезпечити заданий режим барботажа пара через шар рідини у відкритих отворах. При проходженні пара через отвори клапани переміщаються і вібрують, що сприяє самоочищенню тарілок від утворюються відкладень коксу, термополімер, накипу та інших речовин.
Струмин е тарілку і виготовляють у вигляді похилих паралельних лопаток, проходячи між якими пар змінює напрямок в сторону руху рідини на тарілці. Це дозволяє збільшити кінетичну енергію рідини для прискорення її переміщення до зливним пристрою і знизити гідравлічний опір. Допустима швидкість руху пара на цих тарілках майже в 2 рази більше, ніж на ковпачкових. Незалежно від типу тарілок до їх виготовлення і монтажу пред є жорсткі требовани я. [1]
Принципова схема ректифікаційної установки
Вихідна суміш, нагріта до температури харчування tf в паровій, парожидкостной або рідкій фазі надходить в колону в якості харчування (Gf). Зону, в яку подається харчування, називають евапораціонной, так як там відбувається процес евапораціі - одноразового відділення пара від рідини. Пари піднімаються у верхню частину колони, охолоджуються і конденсуються в холодильнику-конденсаторі і подаються назад на верхню тарілку колони як зрошення. Таким чином, у верхній частині колони (зміцнює) противотоком рухаються пари (від низу до верху) і стікає рідина (зверху вниз). Стікаючи вниз по тарілках, рідина збагачується висококиплячих компонентах, а пари, чим вище піднімаються в верх колони, тим більше збагачуються легкокипящие компонентами. Таким чином, відводиться з верху колони продукт збагачений легкозакипаючої компонентом. Продукт, що відводиться з верху колони, називають дистилятом. Частина дистиляту, сконденсованого в холодильнику і повернутого назад в колону, називають зрошенням або флегмою. Відношення кількості возвращ а емой в колону флегми і кількості відведеного дистиляту називається флегмовое числом. Для створення висхідного потоку пари в кубової (нижньої, отгонной) частини ректифікаційної колони частина кубової рідини направляють в теплообмінник, що утворилися пари подають назад під нижню тарілку колони. Таким чином, в кубі колони створюється 2 потоку: 1 потік - рідина, що стікає з верху (із зони харчування + зрошення) 2 потік - пари, що піднімаються з дна колони. [1]
Загальні відомості про компоненти суміші
Ацетон. Зустрічається в складі так званих лісохімічних розчинників.
Застосовується як розчинник нітроклітковини, ацетілклетчаткі, гуми, смол; в ацетиленових балонах - для абсорбції ацетилену; для желатинизации нітроклітковини; для денатуровані спирту; як вихідний матеріал для отримання кетена і в ряді інших синтезів. Виходить перегонкою неочищеного деревного спирту; пропусканням пари оцтової кислоти над нагрітими контактними речовинами; нагріванням до високої температури ацетату кальцію; шляхом бродіння; гидратацией метилацетилену.
Фізичні та хімічні властивості. Безбарвна рідина. Змішується з водою і органічними розчинниками. Вибухонебезпечні концентрації в суміші з повітрям 2,55-12.8%. Важко окислюється; каталитически відновлюється в ізопропіловий спирт.
Загальний характер дії. Наркотик, послідовно вражає всі відділи центральної нервової системи. При вдиханні протягом тривалого часу накопичується в організмі; токсичний ефект залежить не тільки від концентрації, але і від часу дії. Повільне виділення з організму збільшує можливість хронічного отруєння. Пригнічує деякі мітохондріальні (окислювальні) ферменти.
Гранично допустима концентрація 200 мг / м 3.
Гостре отруєння. Поріг сприйняття запаху 0,0011 мг / л, поріг дії по утворенню електрокортікального умовного рефлексу 0,44 мг / л. При вдиханні 1,2 мг / л протягом 3-5 хв - роздратування слизових оболонок очей, носа і горла.
Хронічне отруєння. Концентрація 5 мг / л в повітрі при щоденному впливі викликало появи в крові до 40 мг% ацетону. При наявності 0,6 мг / л ацетону в повітрі було помітно ознаки отруєння. Спостерігалися зміни з боку верхніх дихальних шляхів, частіше у формі атрофічних катарів, анемія.
Індивідуальний захист. Заходи попередження. Фільтрує промисловий протигаз марки ацетону. При дуже високих концентраціях - ізолюючі шлангові протигази з примусовою подачею повітря. При тривалому контакті - захист шкіри: рукавички, фартухи з непроникним покриттям.
Герметизація виробничих процесів. Вентиляція. Остерігатися застосування ацетону разом з речовинами, здатними його хлорувати або бромовані.
Толуол. Зустрічається в нафти, в кам'яновугільної смоли, в продажному бензолі і піробензол, в сланцевому маслі.
Застосовується для отримання тротилу, капролактаму; у фармацевтичній промисловості; в якості високооктанового компонента авіаційних і автомобільних бензинів, розчинника; у виробництві деяких пластмас, смол, лаків, типографических фарб. Виходить ректифікацією з кам'яновугільної смоли, з продуктів каталітичного риформінгу бензинів, пиролизом нафтових фракцій і газів.
Фізичні та хімічні властивості. Вибухонебезпечні концентрації в суміші з повітрям 1,27-7,0%. Термічно стійкий.
Загальний характер дії. У високих концентраціях діє наркотично. На нервову систему діє сильніше, ніж бензол, сильніше позначається і подразнюючу дію парів.
Гранично допустима концентрація 50 мг / м 3.
Гостре отруєння. Симптоми: головний біль, нудота, блювота, розлад рівноваги, втрата свідомості. Концентрація 0,15 мг / л викликає подразнення очей і горла у більшості людей протягом 3-5 хв. При 1,3 і 1,5 мг / л і тому ж терміні дії - скарги на слабкість, головний біль. Нудоту, безсоння. Об'єктивно - розширення зіниць.
Хронічне отруєння. У виробничих умовах при дії більш високих концентрацій саме толуолу характерна подразнення слизових оболонок; загальні скарги на головний біль, запаморочення, слабкість, дратівливість, відсутність апетиту.
Дія на шкіру. Викликає сухість, тріщини, рідше дерматити. Чистий толуол всмоктується через шкіру людини відносно швидко, а з водного розчину менше.
Розміщено на Allbest.ru
подібні документи
Розрахунок ректифікаційної колони безперервної дії для поділу бінарної суміші ацетон-вода. Матеріальний баланс колони. Швидкість пара і діаметр колони. Гідравлічний розрахунок тарілок, визначення їх числа і висоти колони. Тепловий розрахунок установки.
Проект ректифікаційної установки безперервної дії для поділу бінарної суміші "вода - оцтова кислота". Технологічна схема та її опис. Підбір конструкційний матеріал. Докладний розрахунок ректифікаційної колони і холодильника дистиляту.
Опис дії установки для поділу бінарної суміші етанол - вода. Складання та опис технологічної схеми ректифікації установки, розрахунок основного апарату (колони), підбір допоміжного обладнання (трубопроводів і обігрівача).
Особливості проектування установки для безперервної ректифікації бінарної суміші метиловий спирт-вода з продуктивністю 12 т / год по вихідній суміші. Опис технологічної схеми процесу, складання матеріального балансу, тепловий розрахунок дефлегматора.
Характеристика процесу ректифікації. Технологічна схема ректифікаційної установки для поділу суміші гексан-толуол. Матеріальний баланс колони. Гідравлічний розрахунок тарілок. Визначення числа тарілок і висоти колони. Тепловий розрахунок установки.
Проектування ректифікаційної установки для безперервного поділу суміші бензол-толуол під атмосферним тиском. Докладний розрахунок ректифікаційної колони і парового підігрівача вихідної суміші. Куб-випарник, дефлегматор і холодильники залишку.
Ректифікація як спосіб розділення рідких сумішей в промисловості. Визначення розмірів колони. Гідравлічний розрахунок тарілок і тиску в кубі. Розрахунок насоса, підігрівача сировини, дефлегматора і кип'ятильника. Тепловий і матеріальний баланс колони.
Вивчення ректифікації як процесу багаторазового часткового випаровування рідини і конденсації пари. Визначення параметрів і розробка проекту ректифікаційної тарельчатой колони з сітчатимі тарілками для поділу суміші бензол - оцтова кислота.
Процес ректифікації. Технологічна схема ректифікаційної установки для поділу суміші діоксану-толуол. Розрахунок параметрів додаткових апаратів для тарельчатой колони. Вибір конструкційних матеріалів, розрахунок теплового і матеріального балансу.
Технологічна схема колони ректифікації установки, визначення робочого флегмового числа, швидкості пара і розмірів ковпачків. Обчислення патрубків, штуцерів і гідравлічного опору пристрою для поділу суміші ацетон-метиловий спирт.