Тема роботи: Ректифікаційна установка для розділення суміші етанол – вода. Розробити кожухотрубний теплообмінник для конденсації парів етанолу (ID:381356)

Вступ Процеси і апарати, загальні для різних галузей хімічної технології, отримали назву основних процесів і апаратів. У хімічній промисловості здійснюються різноманітні процеси, в яких вихідні речовини у результаті фізико-хімічної взаємодії зазнають глибоких перетворень, що супроводжується зміною агрегатного стану, внутрішньої структури і складу речовини. Конденсація пари завжди пов'язана із одночасним і спільним протіканням процесів тепло- і масообміну. При цьому утворювана маса конденсату визначає кількість переданої речовини, а теплота пароутворення – кількість переданої теплоти одиницею маси сконденсованої речовини. У техніці можливі два види конденсації пари: на охолоджуваній поверхні і безпосередньо в об’ємі парового потоку. Перший вид конденсації становить найбільший інтерес, оскільки він переважно має місце в теплообмінних апаратах. Другий вид конденсації при деяких умовах може супроводжувати конденсацію на охолоджуваних поверхнях з утворенням туману в ядрі парового потоку. За характером утворення рідкої фази на твердій поверхні охолодження розрізняють три види конденсації пари: плівкову, крапельну і змішану. Плівкова конденсація має місце на поверхнях, що добре змочуються конденсатом даної речовини, а також на слабо змочуваних поверхнях при інтенсивній конденсації. При плівковій конденсації рідина відразу ж розтікається по всій поверхні і утворює суцільну плівку, яка під дією сил тяжіння і тертя з боку рухомої пари безперервно стікає з поверхні і весь час поповнюється новими порціями конденсату. Умови змочування поверхні рідиною визначаються співвідношенням сил поверхневого натягу на краях краплі. Кваліфікаційну роботу бакалавра виконано у відповідності до методичних вказівок [1] з дотриманням усіх нормативних вимог. ПОХНВ.Т.00.00.00 ПЗ Лист Зм. Лист№ докум.Підпис Дата 5 1 Технологічна частина 1.1 Опис технологічної схеми виробництва Принципова технологічна схема безперервно діючої ректифікаційної установки представлена на рис. 1. Рисунок 1 – Ректифікаційна установка для розділення суміші етанол – вода Принцип роботи даної установки полягає у наступному. Вихідна двокомпонентна суміш етанол – вода із ємності Е1 відцентровими насосами Н1 і Н2 подається в теплообмінник-підігрівач П, де підігрівається до температури кипіння гріючою парою, що конденсується у міжтрубному просторі теплообмінника. Нагріта до стану кипіння суміш надходить на тарілку живлення ректифікаційної колони, яка у свою чергу складається з верхньої (зміцнюючої) і нижньої (вичерпної) частин. На тарілці живлення склад рідини відповідає складу вихідної суміші. У результаті протитечійної ПОХНВ.Т.00.00.00 ПЗ Лист Зм. Лист№ докум.Підпис Дата 6 паро-рідинної взаємодії відбувається розділення суміші на окермі компоненти – воду і етаол. Відтак із нижньої частини колони відводиться кубовий залишок (вода), який охолоджується і відкачується споживачеві. Частина кубового залишку відбирається з нижньої частини колони і надходить у вертикальний випарник И, у якому за рахунок тепла насиченої водяної пари, що подається у міжтрубний простір, відбувається кипіння кубової рідини і утворення пари ВКК. Останній повертається в колону, під нижню тарілку, у якості парового зрошення. Таким чином, у нижній частині ректифікаційної колони відбувається процес відгону (вичерпання) ВКК. У верхній частині колони відбувається процес збагачення (зміцнення) пари НКК за рахунок багатоступеневого контактування їх на тарілках зі стікаючою зверху вниз флегмою. Пари етанолу, що відводяться з верхньої частини колони, надходять в теплообмінник-конденсатор К, де конденсуються в його міжтрубному просторі за рахунок відведення тепла хладагенту (воді технічній), що рухається в трубному просторі. Частина отриманого конденсату відбирається і у вигляді флегми повертається в колону на її зрошення. Інша частина – дистилят – додатково охолоджується в холодильнику Х і направляється у збірник Е2 у якості готового продукту з високою концентрацією НКК.