Розрахунок дефлегматора

Зміст

Вступ           4

1. Описова частина.                        6                                                
1. Короткий опис і порівняльна характеристика апаратів заданого типу.          6
2. Короткий опис заданого процесу і фізико – хімічна характеристика сировини і продуктів.       12
3. Опис проектованого апарату, переваги і недоліки вибраної конструкції.         15
4. Короткі відомості по обслуговуванню проектованого апарату в техніці безпеки і охорони природи.     17
2. Розрахункова частина.        19
1. Матеріальний розрахунок.      19
2. Тепловий розрахунок.       23
3. Технологічний розрахунок.      26
4. Механічний розрахунок.       31
5. Конструктивний розрахунок.      32
6. Вибір стандартних елементів.      35
3. Список використаної літератури.        36

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вступ

     Хімічна промисловість – одна з найважливіших  галузей промислового комплексу, яка  визначає науково технічний прогрес  в країні. Важливою особливістю хімічної промисловості є проникнення її продукції у всі сфери життя і діяльності людини.

     В хімічній промисловості здійснюються різноманітні процеси, в яких вихідні  матеріали в результаті хімічної взаємодії зазнають глибоких перетворень, які супроводжуються зміною агрегатного  стану, внутрішньої структури і  складу речовини. Поряд з хімічними  реакціями, що є основою хіміко – технологічних процесів, останні включають багаточисленні фізичні (в тому числі і механічні), фізико – хімічні процеси.

     До  таких процесів належать: переміщення  рідин і газів, подрібнення і  класифікація твердих матеріалів, стиснення  і транспортування, нагрівання і  охолодження речовин, розділення рідких і газових неоднорідних сумішей, випарювання розчинів, сушіння матеріалів. При цьому спосіб проведення вказаних процесів часто визначає можливість здійснення ефективного і рентабельного  виробничого процесу в цілому.

     Хімічно промисловість в даний час  має високопродуктивні, повністю механізовані і автоматизовані виробництва. Сучасне хімічне виробництво – це складний комплекс машин і обладнання, основними з яких є апарати і машини хімічного виробництва, призначені для хімічних і фізико – хімічних процесів, ємкісне обладнання для зберігання рідин та газів; трубопроводи; машини для переміщення рідин та газів, контрольні вимірювальні прилади.

     Розвиток  хімічної техніки нерозривно пов'язаний з інтенсифікацією фізичних процесів, що використовується в хімічній технології. В результаті інтенсифікації, впровадження безперервних методів виробництва, автоматизації і механізації  значно зросли виробничі потужності хімічної промисловості і значно підвищився їх технологічний рівень. В сучасних хімічних виробництвах використовують низькі температури, глибокий вакуум, високі і надвисокі тиски (від 3,03 мм рт.ст до 100МПа – в процесі синтезу NH₃, до 200МПа – а процесі виробництва етилену). Досягнення в області використання атомної енергетики відкривають широкі перспективи для подальшого глибокого вивчення і інтенсифікації хімічного процесу.

     В цілому перед хімічною промисловістю  стоять наступні завдання:

• Збільшити випуск обладнання і технологічних ліній високої одиничної промисловості, нарощувати випуск прогресивного реакторного, тепло і масообмінного обладнання на основі нових технологічних процесів.

         

     

• Збільшити об’єм виробництва продукції  на 30-35%, розширити асортимент продукції і підвищити її якість.
• Підвищити продуктивність праці і знизити собівартість продукції, що в наш час стимулює перехід на ринкову економіку.

 

Для здійснення цих завдань в розвитку хімічної промисловості необхідна  подальша інтенсифікація і механізація  виробничих процесів, розробка і створення  нових високопродуктивних апаратів і машин, широке застосування автоматичного контролю і управляння, комп’ютеризація, швидке впровадження в промисловість найновіших досягнень науки і техніки.

   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Описова частина
1. Короткий опис і порівняльна характеристики апаратів заданого типу.

      Колонні апарати являються основним типом  масообмінного обладнання хімічних, нафтохімічних, фармацевтичних та інших виробництв.

      Масообмінні колони являють собою циліндричні корпуси з внутрішніми контактними пристроями, які забезпечують інтенсивну взаємодію між потоками рідин і газу, які поступають в колону. Контактними пристроями є різноманітні тарілки, механічні пристрої.

      Ректифікація – це процес розділення суміші на компоненти шляхом проти точної взаємодії потоків пари і рідини. Ректифікація базується на законі Рауля, згідно якого парціальний тиск парів кожного компоненту ідеальних сумішей залежить від температури і складу даного компоненту і пропорційний молярній долі даного компоненту в суміші.

      Колона  -  циліндричний апарат, який має не великий діаметр у порівнянні з висотою, встановлюється на відкритій площадці і завжди тільки вертикально; має зварну конструкцію.

      Колонні апарати використовують для масообмінних процесів:

• ректифікації;
• абсорбції;
• десорбції;
• екстракції;
• та інколи сушки.

Колонні апарати класифікують за конструкцією внутрішніх пристроїв:

• апарати з фіксованою поверхнею;
• апарати з поверхнею контакту, утвореною в процесі руху фаз:

а) тарільчаті колони (ковпачкові, сітчасті, клапанні, провальні, струйно - направлені);

б) насадкові колони (насипна колона, регулярна насадка, вакуумна насадка);

      - апарати з зовнішнім підводом  енергії (тепла). 
 
 
 

1. Колони  з ковпачковими тарілками.

     В колонах з ковпачковими тарілками газ барботує через рідину, виходячи з прорізів ковпачків, розміщених на кожній тарілці. В прорізах газ дробиться на мілкі струмені, які після виходу з прорізів піднімаються вверх, проходячи через шар рідини на тарілці і зливаються один з одним.

     

     Рис. 1. – ковпачкова тарілка 

     Ковпачкові  тарілки (рис.1) складаються з диску, патрубків, які закриті зверху ковпачками. Ковпачки кріпляться до патрубків шпилькою або гайкою. Ковпачки мають зубці  або прорізи у вигляді вузьких  вертикальних щілин. Рідина перетікає  з тарілки на тарілку через  переливні трубки. Щоб рідина перетікала через переливні трубки верхні кінці  патрубків повинні бути вище рівня  рідини. Газ проходити по патрубках у просторі між ковпачками і виходить через отвори між зубцями чи прорізами ковпачка, барботує через шар рідини.

     Ковпачки  виготовляють круглими або овальними. Розміщують їх на тарілці по вершинах правильних трикутників або у  шахматному порядку.

     В залежності від швидкості газу розрізняють  наступні режими роботи тарілок:

1. Режим нерівномірної роботи спостерігається при швидкості газу у вільному січенні апарату (між тарілками) менше 0,5 – 0,6м/с. В ковпачкових тарілках прорізи ковпачків при такій швидкості газу відкриті не повністю.
2. Режим рівномірної роботи наступає при подальшому збільшенні швидкості газу. В ковпачкових тарілках настання такого режиму відповідає повному відкриттю прорізів.
3. Режим газових струменів і бризків спостерігається при швидкості газу більше 0,9 – 1,1м/с. В цьому випадку газ рухається через рідину у вигляді струменів, які виходять на піну, причому піна зникає, а натомість з’являється велика кількість бризків. При ще більшій швидкості газу, його потоку, починає підніматись рідина на велику висоту, що викликає винесення рідини на тарілку, яка розміщена вище.

 

      

2. Колони з клапанними тарілками.

Рис.2 – Клапанна тарілка

      Клапанні  колони – найбільш ефективні, нечутливі до осадків і забруднень, зручні в монтажі і обслуговуванні. Складаються клапанні тарілки з металевого диску з отворами, які перекриваються клапанами круглої (рис.2) або прямокутної форми. Конструктивно клапан виготовлений так, що його підйом можливий тільки на визначену величину.

      В клапані на рис.2 відкриття обмежене трикутними лапками. При обмеженій  швидкості парів в отворі клапани  зрівноважуються потоками пари і при подальшому збільшенні навантаження починають підніматись таким чином, що швидкість пари і січенні між клапаном і полотном тарілки залишається приблизна постійною. Наслідком цього являється рівномірне розпреділення пари по площі тарілки, зменшення виносу рідини і менший гідравлічний опір. Широкий діапазон стійкої роботи. Мала маса і висока продуктивність робить застосування клапанних тарілок перспективними. Клапанні тарілки мають зливні пристрої, такого ж типу. Що і ковпачкові, і сітчаті. 

3. Колони  з струйно – направленими тарілками.

     В струйно – направлених тарілках парові струмені мають той же напрям, що і рідина, яка тече по тарілці. Вони бувають пластинчатими, пластинчатими з відбійником, чемуйчатими.

     Чемуйчаті тарілки – це лист на якому видавлені плоскі або напівкруглі язички, що надають парі наравленого руху. 

4. Колони  з сітчатими тарілками.

     Сітчаті тарілки (рис.3) мають отвори діаметром 2-5мм. Газ проходить через отвори і барботує через шар рідини на тарілці. При нормальній роботі колони, рідина не перетікає через отвори, так як вона підтримується знизу тиском газу. Висота шару рідини на тарілці становить 25 – 30мм і визначається положенням верхніх кінців переливних труб.

     Сітчата тарілка – це перфорований тиск з отворами.

     

     Рис.3 – Сітчата тарілка

     Сітчаті тарілки по формі бувають плоскі, провальні, хвилясті.

     Плоска  сітчата тарілка (рис.4) – це лист з пробитими в ньому круглими, щільно – подібними або просічними трикутними отворами розміром 2 – 15мм. Пара, що проходить в отвори, барботує через шар рідини, яка стікає через переливні патрубки. Сітчаті тарілки працюють також і в правильному режимі, тоді переливні пристрої на тарілці відсутні, а рідина стікає в отвір на зустріч парі. Отвори в тарілках, що працюють в правильному режимі, дещо більші ніж у переливних.

     

     

     Сітчаті тарілки прості за конструкцією і ефективні.

Переваги:

• простота конструкції;
• висока ефективність.

Недоліки:   

• необхідність точного регулювання заданого режиму (особливо по витраті газу);
• чутливість до осадків і відкладень, що забивають отвори.

а) б)

в)  

Рис.4 – Форми отворів в плоских   сітчатих тарілках: