Проектирование ректификационной колонны, для разделения смеси бензол-толуол

Белорусский государственный технологический университет
Кафедра процессы и аппараты химических производств
Курсовой проект по дисциплине "Процессы и аппараты химической технологии"
На тему "Проектирование ректификационной колонны, для разделения смеси бензол-толуол"
Минск 2022

Исходные данные для расчета:
- разделяемая смесь – бензол-толуол;
- производительность по кубовому остатку G ̅_W=1500 кг/ч = 0,416 кг/с;
- давление – 0,3 МПа;
- массовая доля низкокипящего компонента (НК) в исходной смеси = 0,3 кг/кг;
- массовая доля НК в кубовом остатке = 0,1 кг/кг;
- массовая доля НК в дистилляте = 0,9 кг/кг;
- тип колонны – насадочная;
- тип насадок – стальные кольца Палля.

Содержание
Введение…………………………………………………………………………………...6
1 Обоснование и описание технологической схемы........................................................7
2 Описание конструкции и принципа действия ректификационной колоны…............9
3 Описание конструкции и принципа действия вспомогательного оборудования…………………………………………………………………………….12
4 Расчет ректификационной колонны………………………………...………………..15
4.1 Расчет материального баланса по продуктам………………………………...15
4.1.1 Массовые расходы продуктов..………………………………………..15
4.1.2 Молярные расходы питания и продуктов разделения………….……15
4.2 Условия равновесия…………………………………………….…………...…17
4.3 Расчет минимального и рабочего флегмового числа……...…………………18
4.3.1 Расчет минимального флегмового числа……………….…………….18
4.3.2 Расчет рабочего флегмового числа……………………………………18
4.4 Рабочие линии и их построение на диаграмме x-y……...………………...….19
4.5 Установление средних параметров жидкости и пара в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны……………………………………………………….20
4.5.1 Расчет средних составов жидкости в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны ………………………..……………………………..20
4.5.2 Расчет средних составов паров в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны …………………………………………………………………….……20
4.5.3 Расчет средних молярных масс жидкости в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны ……………………………….……………………...20
4.5.4 Определение температур жидкости и пара…………………………...21
4.5.5 Расчет плотности жидкости и пара……………………………………22
4.5.6 Расчет массовых расходов жидкости и пара………………………….24
4.5.7 Расчет объемных расходов жидкости и пара …………..…………….24
4.5.8 Расчет динамической вязкости жидкостей…………………………...26
4.5.9 Расчет динамической вязкости паров…………………………....……26
4.6 Расчет рабочей скорости пара в ректификационной колонне и ее диаметра…………………………………………………………………………………..27
4.6.1 Расчет скоростей захлебывания…………………….…………………27
4.6.2 Расчетные рабочие скорости паровой фазы………………...………...28
4.6.3 Расчетный и стандартный диаметры аппарата………………..……...29
4.6.4 Действительная скорость пара в колонне……………………..……...29
4.7 Расчет высоты ректификационной колонны………………..….………….....29
4.7.1 Расчет числа теоретических тарелок в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны……………………………………………………….29
4.7.2 Расчет высот слоев насадки, эквивалентных одной теоретической тарелке в укрепляющей и исчерпывающей частях колонны…………………………30
4.7.3 Расчет высот слоев насадки укрепляющей и исчерпывающей частей……………………………………………………………………………………..34
4.7.4 Расчет высоты насадочной части колонны………………….………35
4.7.5 Расчет габаритной высоты ректификационной колонны…..………35
4.8 Расчет гидравлического сопротивления ректификационной колонны….....36
4.8.1 Гидравлическое сопротивление сухой насадки……………………..36
4.8.2 Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки ……………...37
4.8.3 Гидравлическое сопротивление ректификационной колонны …….38
4.9 Расчет штуцеров ректификационной колонны…………………………........38
4.9.1 Штуцер для входа питания…………………………………………..38
4.9.2 Штуцер для входа флегмы…………………………………………...39
4.9.3 Штуцер для выхода паров флегмы и дистиллята …………...……..39
4.9.4 Штуцер для выхода кубового остатка …………………..………….40

5 Расчет и подбор вспомогательного оборудования……………………....…………..41
5.1 Тепловой баланс ректификационной установки…………………………….41
5.2 Расчет дефлегматора…………………………………………………………..42
5.3 Расчет холодильника дистиллята………………………………...…………..44
5.4 Расчет подогревателя исходной смеси………………………………………46
5.5 Расчет куба-испарителя……………………………………………...………..48
5.6 Расчет холодильника кубового остатка……………………………...….…...49
5.7 Расчет насоса…………………………………………………………………..5
Заключение……………………………………………………………………………….56
Список использованных источников…………………………………………………...57