Тарельчатая ректификационная колонна непрерывного действия

Перечень чертежей:

1. Чертёж общего вида ректификационной колонны на формате А1 с обозначением размеров, схемой расположения штуцеров, цапф, штырей и технической характеристикой:

• Аппарат предназначен для разделения смеси: метиловый спирт – вода концентрацией 30%;
• Производительность - 4000 кг/ч;
• Давление в колонне - атмосферное;
• Температура среды в кубе - 94°С;
• Среда в аппарате - токсичная коррозионная;
• Тип тарелок – ситчатая;
• Число тарелок – 20;
• Материал колонны - 12Х18Н10Т.

Дополнительные материалы: расчётно-пояснительная записка прилагается на 22 страницах. В пояснительной записке рассмотрено назначение, устройство и расчёты ректификационной колонны:

Построена диаграмма процесса, протекающего на теоретической тарелке.

         Рассмотрена технологическая схема установки и её описание:

Ректификационная колонна имеет цилиндрический корпус, внутри которого установлены контактные устройства в виде тарелок или насадки.

Снизу вверх по колонне движутся пары, поступающие в нижнюю часть аппарата из кипятильника, с помощью которого создается восходящий поток пара. Пары проходят через слой жидкости на нижней тарелке, которая считается первой, ведя нумерацию тарелок снизу вверх.

Таким образом, пар по мере движения вверх все более обогащается низкокипящим компонентом и покидает верхнюю тарелку колонны в почти чистом виде.

         Представлена принципиальная схема непрерывно действующей ректификационной установки: ректификационная колонна, которая состоит из укрепляющей и исчерпывающей частей, кипятильник, дефлегматор, делитель флегмы, вентиль, подогреватель исходной смеси.

         Рассмотрено обоснование выбора конструкции основных узлов аппарата, на основании которого выбрана колонна с ситчатыми тарелками. Она представляет собой вертикальный цилиндрический корпус  с горизонтальными тарелками, в которых равномерно по всей поверхности просверлено значительное число отверстий диаметром 1-5 мм. Эти тарелки отличаются простотой устройства, легкостью монтажа, осмотра и ремонта. Они устойчиво работают в довольно широком интервале скоростей газа.

Выполнен технологический расчет аппарата:

Изображена расчётная схема ректификационной установки.

Составлен материальный баланс, выражаемый концентрацией исходной схемы – 0,43, дистиллята – 0,977 и кубового остатка в массовых долях – 0,06.

Представлена таблица с данными для построения кривых равновесия в диаграммах, которые добавляются к расчёту.

Выполнен расчёт для построения рабочих линий:

• Относительный мольный расход подачи – 3,49;
• Минимальное флегмово число – 0,8, рабочее – 1,04;
• Составлены уравнения рабочих линий укрепляющей и исчерпывающей частей колонны.

Рассчитано определение средних характеристик фаз:

Рассмотрено определение скорости пара в колонне – 1,03 м/с.

Выполнено определение диаметра аппарата – 1 м, где рассчитаны:

• Массовый расход пара – 3292,48 кг/ч;
• Молярная масса дистиллята – 31,44;
• Объемный расход пара через колонну – 0,848 м/с.

Определен диаметр входных и исходных штуцеров:

• Диаметры входного и исходного пара одинаковые – 0,20 м;
• Штуцера ввода флегмы имеет диаметр – 0,024 м, вывода кубового остатка – 0,028 м, вводу исходной смеси – 0,0387 м.

Произведён выбор конструкций тарелки - одно-потоковая сетчатая тарелка типа ТС-Р, у которой диаметр отверстий – 4 мм, шаг между отверстиями - 8мм, относительное свободное сечение - 13,6%, высота переливного порога - 30мм, рабочее сечение тарелки - 0,713 м², периметр слива - 0,8 м.

Рассмотрено определение числа теоретических тарелок в верхней части колонны – 8, в нижней – 6.

Определено среднее КПД тарелок – 0,61, где:

• Вязкость жидкой фазы при средней температуре в колонне - -0,496;
• Молярный объем диффундирующего вещества – 111;
• Коэффициент диффузии метанола в жидкой фазе – 2,4872*10^-9;
• Безразмерный комплекс – 0,1143*10⁵;
• Коэффициент поверхностного натяжения исходной смеси – 53,6*10^-3 н/м².

Рассчитано число действительных тарелок в верхней части колонны – 14, в нижней – 5. С запасом принято общее число – 20.

Определена высота колонны: рабочей части – 5,7 м, общая – 8,7 м.

  Гидравлическое сопротивление колонны:

Рассмотрено гидравлическое сопротивление тарелки верхней и нижней частей колонны:

При проверке нормальной работы, где расстояние между тарелками - 0,3м, установлено, что условие равномерности работы выполняется, следовательно, тарелки будут работать всеми отверстиями.

По данным, представленным в записке, выполнен чертеж ректификационной колоны.

В приложении представлены рисунки: t-x диаграмма, y-x диаграмма, t-y диаграмма и диаграмма для определения теоретического числа тарелок.

Спецификация –  1 лист

В программе: Компас 3D v, AvtoCAD