Расчёт и проектирование брагоректификационной колонны

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Ноября 2013 в 13:07, курсовая работа

Краткое описание

Гидролизная промышленность является подотраслью микробиологической, которая во всём мире признаётся приоритетным напровлением.
В гидролизном производстве основными продуктами являются: кормовые дрожжи, метиловый и этиловый спирт, фурфурол. Спирт выделяют из бражки, которая представляет собой смесь веществ.
Целью данного курсового проекта является расчёт и проектирование брагоректификационной колонны на заданный расход бражки и заданное процентное содержание спирта в дистиляте.

Скачать полностью (16.37 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Прикрепленные файлы: 1 файл

Ректификация (2).doc

— 98.50 Кб (Скачать документ)

 

ВВЕДЕНИЕ.

 

Гидролизная промышленность является подотраслью микробиологической, которая во всём мире признаётся приоритетным напровлением.

В гидролизном производстве основными  продуктами являются: кормовые дрожжи, метиловый и этиловый спирт, фурфурол. Спирт выделяют из бражки, которая представляет собой смесь веществ. Для разделения смесей жидкостей на составные компоненты применяют различные виды перегонки: а) простую перегонку;

б) перегонку с водяным  паром;

в) ректификацию;

г) возгонку и сублимацию.

В гидролизном производстве жидкости разделяют ректификацией. Процесс ректификации проводят в противоточных аппаратах – ректификационных колоннах.

Существует большое количество колон различающихся по конструкции: а) по типу подачи греющего агента: 1) обогреваемые острым паром;

2) обогреваемые глухим  паром.

б) по типу тарелок: 1) ситчатые;

2) колпачковые;

3) клапанные.

На гидролизных заводах, для разгонки бражки, применяют колонны  обогреваемые острым паром и тарелками колпачкового типа.

Целью данного курсового  проекта является расчёт и проектирование брагоректификационной колонны на заданный расход бражки и заданное процентное содержание спирта в дистиляте.

  

 

1. ОБОСНОВАНИЕ  ВЫБОРА АППАРАТА.

 

Процесс ректификации проводят в ректификационных колоннах, которые могут иметь разнообразное устройство. Большое разнообразие тарельчатых контактных устройств затрудняет выбор оптимальной конструкции. При этом наряду с общими требованиями (высокая интенсивность единицы переноса аппарата, его стоимость и др.) выдвигаются требования, обусловленные спецификой производства: большой интервал устойчивой работы при изменении нагрузок по фазам, возможность использования тарелок в среде загрязнённых жидкостей, возможность защиты от коррозии и т. п. Зачастую эти характеристики тарелок становятся превалирующими, определяющими пригодность той или иной конструкции для использования в каждом конкретном процессе. Для выбора конструкции тарелок пользуются данными таблицы 5.2 ( ). При выборе тарелки учитывают важнейшие показатели процесса. После выбора показателей и суммирования баллов приходим к выводу, что наиболее приемлемо использование аппаратов с колпачковыми тарелками.

                                                                                      

                                                                                         Табл. 1.1

Сравнительная характеристика тарелок

Показатели

Колпачковая

Ситчатая

Большие нагрузки по

жидкости и газу

3

4

Большая область устойчивой

работы

4

4

Большая эффективность

4

4

Реагирование на изменение

нагрузок

3

3

Лёгкость пуска и  остановки

4

2

S

18

17


Применение колпачковых  тарелок, а не ситчатых так же обусловлено  спецификой производства. Для ситчатых тарелок допустимые нагрузки по жидкости и пару относительно невелики и регулирование режима их работы затруднительно. Давление и скорость пара, проходящего в отверстия сетки, должны быть достаточными для преодоления давления слоя жидкости на торелке и должны препятствовать её стеканию через отверстия. Ситчатые тарелки необходимо устанавливать строго горизонтально для обеспечения прохождения паров через все отверстия тарелки и во избежание проскакивания жидкости через них.

           
         

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

 

 		      

Лит.

Лист

Листов

Пров.

                
         

Н.контр.

      

Утв.

      

2. ОПИСАНИЕ СХЕМЫ УСТАНОВКИ  И КОНСТРУКЦИИ АППАРАТА.

 

 

При выборе схемы установки исходят  прежде всего из экономической эффективности предлагаемых мероприятий. При этом так же учитываются технологические особенности того или иного производства. Т.о. всё делается для того что бы с наименьшими затратами добиться максимальной эффективности. Так при подборе оборудования главными показателями при выборе той или иной установки или того или иного вспомогательного оборудования являются: а) стоимость;

          б) простота монтажа;

          в) простота  эксплуатации;

          г) факторы  связанные с особенностью производства.

При определении направлений тепловых потоков стараются как можно  полно использовать тепло. Эта очень актуально при отгонки спирта из бражки, так как при этом процессе большой расход пара, а следовательно большие экономические затраты на его получение. В связи с выше перечисленным на предприятиях как гидролизного так и других профилей неполно для наиболее полного использования тепла тепловые потоки после основных участков  направляют на вспомогательные, если температура теплоносителя достаточна для достижения поставленной задачи. Применительно к рассчитываемой установки целесообразно использования тепла выходящих из колонны паров дистиллята с температурой 91,8 0С на подогрев исходной смеси от температуры 360С до 760С. Затем частично сконденсировавшиеся пары дистиллята направляются на делительную бутылку, где поток разделяется на два. Часть возвращается в виде флегмы на орошение колоны в виде флегмы. При отгонке спирта из бражки в гидролизном производстве флегма или вообще не подаётся либо подаётся малое количество. Это связано с нецелесообразностью разбавления итак слабо концентрированной смеси в данном случаи  13% . Остальное направляется на доохлаждение в конденсатор. В конденсаторе смесь охлаждается оборотной водой которая при этом нагревается от 16 до 360С. После конденсатора конденсат направляется на спиртовую колонну, где происходит дальнейшая разгонка. Оборотная вода направляется в канализацию. Жидкость подаётся на подогреватель с помощью насоса. С подогревателя на колону самотёком, за щёт разности уровней расположения. Из куба бражка подаётся в дрожжевое отделение.

Аппарат представляет собой вертикальный цилиндр состоящий из куба, крышки, тарельчатой части. В куб подаётся острый пар. Также в кубе имеются штуцера для отвода бражки, термометр, показатели уровня, манометр.

 

 

           
         

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

 

 		      

Лит.

Лист

Листов

Пров.

                
         

Н.контр.

      

Утв.

      

 

В крышке имеется штуцер для отвода паров дистиллята. Тарельчатая часть  состоит из разборных царг. В каждую царгу вставлена тарелка. В тарельчатой  части имеются штуцера для  подвода исходной смеси, флегмы. Также  имеются манометр и термометр. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РАСЧЁТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

 

В данной курсовой работе в качестве вспомогательного оборудования приведён расчёт дефлегматора и конденсатора. Расчёт производится с помощью ЭВМ( см. приложение1). При расчёте с использование ЭВМ необходимо знать расход и основные характеристики теплоносителей при соответствующих температурах.

После ввода параметров машина выдаёт ориентировочную площадь поверхности контакта теплообменника. По справочнику подбирается теплообменник с соответствующей площадью. Затем производится уточнённый расчёт теплообменника. И выясняется действительная площадь теплообменника. Если площадь действительная меньше ориентировочной то теплообменник с задачей справится. Если больше теплообменник не справится с задачей. В последнем случаи подбирается по каталогу теплообменник с большей площадью контакта.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           
         

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

 

 		      

Лит.

Лист

Листов

Пров.

                
         

Н.контр.

      

Утв.

      

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

 

 

В данном курсовом проекте  приведён расчёт брагоректификационной  колоны, а также расчёт дефлегматора и конденсатора с применением ЭВМ.

Курсовая работа состоит  из 4 разделов, введения, заключения, списка используемой литературы, приложения (распечатоный расчёт дефлегматора и конденсатора), 2 чертежа: 1) технологическая схема А3

                                     2) чертёж каллоны А4.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература.

 

 

  1. Проекты дипломные. Требования и порядок подготовки, представления к защите и защиты. Минск БГТУ,2002.
  2. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Ленинград”ХИМИЯ”. 1987.
  3. В.И. Стабников, С.Е. Харин. Теоретические основы перегонки и ректификации спирта. ПИЩЕПРОМИЗДАТ. –М. 1951.
  4. Ю.И. Дытнерский. Основные процессы и аппараты химической технологии. –М. 1991.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РАСЧЁТ РЕКТИФИКАЦИОННОЙ  КОЛОННЫ.

 

 

1. Записываем уравнение  материального баланса:

 

 

Получаем два уравнения с двумя неизвестными. Решая систему находим расход дистиллята и расход кубового остатка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для дальнейших расчётов выражаем концентрации питания, дистиллята и кубового остатка в мольных долях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Известно что брагоперегонные колонны работают без флегмового числа, либо при малом флегмовом числе R=1.5-1.7(  ).

Принимаем R=1,5.

Пользуясь данными таблиц( 3 ) строим линию равновесных концентраций. Подставляя принятое флегмовое число в уравнение рабочих

           
         

Изм

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Разраб.

 

 		      

Лит.

Лист

Листов

Пров.

                
         

Н.контр.

      

Утв.

      

 

 

линий получаем рабочую  линию. Зная расположение рабочей и  равновесной линии определяем теоретическое  число тарелок( см. Приложение 2).

Зная теоретическое число тарелок определяем действительное число тарелок. Для этого по графической зависимости                (2), определяем КПД.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Определяем диаметр  колонны и скорость пара.

 

Определяем средние  концентрации жидкости:

а) в верхней части  колонны

 

 

б) в нижней части колонны

 

 

Средние концентрации пара находим по уравнениям рабочих линий: а) в верхней части колонны

 

 

 б) в нижней части  колонны

 

 

Средние температуры  пара определяем по диаграмме t-x,y(см. Приложение3).

 

 

 

 

 

Средние мольные массы и плотности пара определяем:

а) для верхней части  колонны:

 

 

 

 

б) для нижней части  колонны:

 

 

 

 

Зная плотность жидкого  этанола и воды принимаем среднюю  плотность жидкости в колонне:

 

 

Зная высоту царги  по графику рис. 7,2 (2) определяем коэффициент  С. Зная его определяем скорость пара в колонне:

 

 

 

Объёмный расход проходящего  через колонну пара при средней  температуре:

 

Определяем по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

 

Зная объёмный расход пара и скорость пара в колонне  определяем диаметр колонны:

 

 

 

 

 

По катологу-справочнику(4) полученный диаметр округляем до ближайшего по ГОСТу

 

 

Перечитываем скорость пара в колонне на принятый диаметр:

 

 

Высота тарельчатой  части колонны определяется:

 

 

В соответствии с рекомендациями (4) верхнюю часть принимаем1000 мм, кубовую часть1500мм.

 

3. Расчет диаметра  штуцеров.

 

Рассчёт диаметра штуцеров производится по формуле:

 

 

Скорость движения фаз  принимается в соответствии с  рекомендациями(4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученные диаметры штуцеров округляются до ближайших  по стандарту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 


Информация о работе Расчёт и проектирование брагоректификационной колонны