Instalație de rectificare

In prezentul proiect s-a dimensionat un schimbator de caldura (racitor de reziduu - RW) si o coloana de rectificare cu talere sita pentru amestecul acetona-etanol.

Schimbatorul de caldura dimensionat este un schimbator cu fascicul de tevi. Cu ajutorul acestuia se realizeaza schimbul de caldura intre amestecul de hidrocarburi care circula prin tevi si agentul termic care circula in contracurent (apa).

Pentru dimensionarea schimbatorului de caldura au fost efectuate o serie de calcule pornind de la ecuatii pe baza proprietatile fizice si chimice ale componentilor, bilanturi de materiale si termice, calcule de transfer termic, calcul hidrodinamic precum si verificarea mecanica.

Alegerea proprietatilor fizico-chimice s-a facut pentru fiecare dintre componentii amestecului, atat pentru fazele lichide cat si pentu fazele de vapori la diferite temperaturi. Relatiile de legatura intre diferitele proprietati se gasesc in literatura de specialitate si au servit la numeroase calcule.

Bilantul de materiale scris pe intreaga instalatie a permis determinarea debitelor de distilat si reziduu din instalatie. Cu aceste debite s-a putut aplica apoi bilantul termic in urma caruia s-a aflat fluxul de caldura schimbat de sistem cu exteriorul si debitul de apa necesar.

Pentru calculul coeficientilor partiali de transfer termic s-au utilizat formule specifice, corespunzatoare conditiilor in care are loc transferul de caldura, adica relatiile criteriale alese au fost in functie de curgerea lichidului. In calcule, constantele fizice ale fluidelor au fost calculate la temperatura medie intre temperaturile fluidului la intrare respectiv iesire din schimbator.

Calculul hidrodinamic a presupus determinarea caderii de presiune pe intreg schimbatorul. Acest lucru s-a realizat separat pentru spatiul din tevi si dintre tevi.

Verificarea la proba hidraulica a fost facuta pentru a determina efortul unitar efectiv in corpul schimbatorului, in timpul incercarii la presiunea de proba.

Valorile rezultatelor obtinute au fost utilizate ulterior pentru realizarea desenului intocmit pe format A3.

Pentru separarea cat mai avansata a amestecului s-a ales o coloana de rectificare, construita astfel incat sa realizeze un contact cat mai bun intre cele doua faze: vaporii si refluxul (lichidul).

S-a optat pentru o coloana cu talere sita. La aceste coloane talerele sunt table perforate sau site prin ale caror gauri strabat vaporii. Lichidul curge spre deversorul care il conduce pe talerul urmator.

Coloanele cu site au avantajul constructiei mai simple si al sensibilitatii mai reduse fata de eventualele materii in suspensie ale amestecului de rectificat. Dezavantajul principal este domeniul restrans de debite la care ele functioneaza cu eficacitate buna: la debite prea mari de vapori, pierderea de presiune a vaporilor prin gaurile talerului creste mult, iar la debite prea mici lichidul curge prin gaurile prin gaurile talerului.

Dimensionarea tehnologica a coloanei a presupus calculul diametrului coloanei si a numarului de talere reale. Aceste marimi depind atat de conditiile de operare impuse (debite de alimentare, de distilat, reziduu, compozitii ale fiecarei faze), determinate cu ecuatiile debilant de materiale, cat si de intensitatea transferului de masa.

Rezultatele obtinute in urma calculelor au avut valori bune, cu exceptia coeficientilor partiali de transfer de masa care au avut valori usor ridicate ceea ce a dus la apropierea curbei cinetice cu cea de ehilibru si scaderea numarului de talere reale.

2. PROPRIETATI FIZICE ALE COMPONENTILOR AMESTECULUI

Amestecul supus rectificarii este ACETONA - ETANOL.

In relatiile urmatoare se vafolosi cifra1 pentru componentul mai putin volatil (acetona) iar cifra 2 pentru componentul mai greu volatil (etanolul).

Proprietatile componentilor, necesare calculelor ulterioare sunt prezentate in continuare.

2.1 Proprietati fizice pentru componentii puri. Dependenta de temperatura.

- Temperaturi de fierbere:- tf acetona = 56,1?C (usor volatil);

- tf etanol = 78,3?C (greu volatil);

1. O. Floarea, Ghe. Jinescu, P. Vasilescu, C. Balaban, R. Dima - Operatii si utilaje in industria chimica; Probleme pentru subingineri, Ed. Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1980.

2. O. Floarea, O. Smigelschi - Calcule de operatii si utilaje din industria chimica, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1966.

3. C. F. Pavlov, P.G. Romankov, A. A. Noskov - Procese si aparate in ingineria chimica, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1981.

4. E. A. Bratu -Operatii unitare in ingineria chimica, vol III, Ed. Tehnica, Bucuresti, 1985.

5. R. Dima - curs :fenomene de transfer

6. S. Cananau, C. Ranea, I. Voica - Recipient sub presiune cu amestecator; Indrumar de proiectare, Ed. Bren, Bucuresti, 2001.