 |
Описание технологической схемы
|
|
|
|
В реактор синтеза барботажного типа РТ1 насосом из сборника подают метанол, который предварительно нагревают водяным паром от 40 до 140—180°С в подогревателе АТ1. Оксид углерода поступает в реактор через барботажиое кольцо, в результате чего образуется дисперсная фаза, способствующая быстрому растворению газа в реакционной смеси. Время пребывания веществ в реакционной зоне (0,25—0,30 ч) регулируют уровнем жидкости в реакторе (75—80% от его вместимости), а полноту процесса синтеза при давлении 2,8 МПа и температуре 185°С — тщательным перемешиванием всех потоков, поступающих в реактор, с помощью мешалки.
Реакционная жидкость (уксусная кислота и раствор катализатора с промотором) из реактора РТ1 поступает в сепаратор С2, где за счет снижения давления до 62 кПа происходит частичное испарение жидкости и снижение температуры до 116°С. Здесь же происходит отделение пара от жидкости. Жидкость, содержащую катализатор, из нижней части сепаратора С2 возвращают в реактор РТ1, а пары, выходящие из верхней части сепаратора, поступают в колонку отгонки легких фракций КЛ1. Эти пары содержат уксусную кислоту, метилиодид, иодоводород, воду и незначительные количества метанола, метилацетата, несконденсировавшихся газов.
Из верхней части колонны КЛ1 отбирают метилиодид с парами воды и уксусной кислоты, конденсируют в холодильнике-конденсаторе и разделяют в сепараторе СЗ на две фазы: тяжелую и легкую. Тяжелую фазу, содержащую в основном метилиодид, возвращают в реактор РТ1; часть легкой фазы используют в качестве флегмы для орошения колонны КЛ1, а часть возвращают в реактор синтеза.
Из куба колонны КЛ1 выводят тяжелую фазу, состоящую из метилиодида и уксусной кислоты; этот поток самотеком поступает в сепаратор С2 и таким образом иодоводород и родий возвращают в цикл.
|
|
|
Сырую уксусную кислоту отбирают из средней части колонны легких фракций КЛ1 и направляют на стадию очистки.
Из верхней части реактора синтеза РТ1 выводят отдувочные газы, содержащие пары метилиодида, уксусной кислоты и воды. После охлаждения в холодильнике-конденсаторе АТЗ газовую фазу отделяют от жидкой в сепараторе С1, после чего жидкость возвращают в реактор синтеза, а газ направляют на очистку.
Технологический расчет
Средняя разность температур
Принимаем противоточный режим движения теплоносителей, тогда большая разность температур:
Меньшая разность:
Средняя движущая сила процесса:
Средняя температура воды:
Средняя температура уксусной кислоты:
Тепловая нагрузка аппарата
где 
=2195 
- теплоемкость уксусной кислоты при 57,5°𝙲,
- массовый расход уксусной кислоты.
Расход воды
где 
=4,18 
– теплоемкость воды.
Размер каналов
Задаемся скоростью движения уксусной кислоты 
, тогда площадь поперечного сечения канала составит:
где 
– плотность уксусной кислоты.
Примем ширину спирального канала 
, тогда высота ленты должна составлять:
Коэффициент теплоотдачи от уксусной кислоты к стенке
Эквивалентный диаметр канала:
Скорость движения уксусной кислоты:
Критерий Рейнольдса:
Критерий Нуссельта:
Критерий Прандтля:
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде
Скорость движения воды:
Критерий Рейнольдса:
Критерий Нуссельта:
Критерий Прандтля:
Тепловое сопротивление стенки
Коэффициент теплопередачи:
Поверхность теплообмена:
Для определения геометрических размеров спирального теплообменника необходимо следующее: размеры радиуса витков, их длина, а также число самих витков – для определения общей длины спирали.
|
|
|
Радиусы витков:
,
где d – диаметр (берем значение эквивалентного dэ= 0,0195 м);
=0.0975
Длина первого витка:
Длина второго витка:
Длина одной спирали:
Длина всей спирали:
.
Заключение
В рамках курсового проекта было произведено следующее: нахождение и описание технологической схемы с использованием данного аппарата, расчет и выбор наиболее оптимального варианта теплообменного аппарата (теплообменника), а также графическое изображение технологической схемы и самого аппарата.
Список литературы
1. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию.-М.: Химия, 1991. – 496 с.
2. Иоффе И. Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов. - Л.: Химия, 1991.– 352 с.
3. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза.-М.: Химия, 1968. – 848 с.
4.Касаткин. А.Г. Процессы и аппараты химической технологии. 1971, Москва изд. “Химия” с. 784.
5.Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Справочник., Калуга - 2002. Кн.1.807с.
6. ГОСТ 15150 «Спиральные теплообменники стальные», 2006.
|
|
|
