1. Projektni zadatak

2. Teorijski dio

3. Šema rektifikacijskog stupa

4. Proračun rektifikacijskog stupa

4.1 Materijalni bilans. Jednačine radnih linija

4.5 Toplotni dizajn instalacije

Spisak korištenih izvora

1. Projektni zadatak

Izračunajte i projektirajte rektifikacionu kolonu (pločastog tipa) za odvajanje mješavine octene kiseline - vode koja se isporučuje u količini od 10 tona na sat. Sastav početne smjese je 10 tež% octene kiseline i 90 tež% vode. Potreban sadržaj sirćetne kiseline u destilatu je 0,5% (tež.), au ostatku destilacije 70% (tež.). Rektifikacija se vrši pod atmosferskim pritiskom. Para za grijanje ima pritisak od Pg = 3 atm.

Tehničke specifikacije

1. Aparat je dizajniran za odvajanje mješavine sirćetne kiseline - vode sa koncentracijom od 10% (masene).

2. Grejna para ima pritisak P = 3 atm.

3. Temperatura medijuma u kocki do 105°C.

4. Okruženje u aparatu je netoksično.

5. Vrsta ploča - perforirana.

6. Broj ploča - 33.

Tehnički uslovi

1. Tokom proizvodnje, ispitivanja i isporuke aparata, moraju biti ispunjeni sljedeći zahtjevi:

A) GOST 12.2.003-74 "Industrijska oprema. Opšti zahtjevi sigurnost"

B) GOST 26-291-79 "Čelične zavarene posude i aparati. Tehnički zahtjevi"

2. Materijal ploča ili dijelova kolone koji su u kontaktu sa tekućinama koje se odvajaju ili njihovim parama izrađen je od čelika H18NÛT GOST 5949-75, ostali elementi stupa su izrađeni od čelika VSt Zsp. GOST 380-71.

3. Hidraulično testirajte uređaj na čvrstoću i nepropusnost:

A) u horizontalnom položaju - sa pritiskom od 0,2 MPa;

B) u uspravnom položaju - na veliko.

4. Zavareni spojevi mora ispunjavati zahtjeve ON 26-01-71-68 "Zavarivanje u hemijskom inženjerstvu." Zavarivanje u St Zsp. Proizvodite sa elektrodom razreda ANO-5-4.5-2 u skladu sa GOST 9467-75.

5. Zavareni šavovi u količini od 100% se kontrolišu rendgenskim pregledom.

6. Brtve od paronita PON-1 GOST 481-71.

7. Nespecificiran dohvat okova 150mm.

8. Dimenzije za referencu.

2. Teorijski dio

Rektifikacija je proces višestrukog parcijalnog isparavanja kondenzacije tečne pare. Proces se izvodi kontaktiranjem tokova pare i tekućine različitih temperatura, a obično se izvodi u kolonama. Pri svakom kontaktu sa tečnošću isparava pretežno komponenta niskog ključanja, kojom se pare obogaćuju iz para, a pretežno visoko vrela komponenta se kondenzuje, prelazeći u tečnost. Ova dvosmjerna izmjena komponenti, ponovljena mnogo puta, omogućava da se na kraju dobiju pare koje predstavljaju gotovo čistu komponentu niskog ključanja. Nakon kondenzacije u posebnom aparatu, ove pare daju destilat (rektificirani) i refluks - tečnost se vraća da navodnjava kolonu i stupa u interakciju sa uzdižućim krevetima. Para se dobija delimičnim isparavanjem sa dna kolone ostatka, koji je skoro čista komponenta visoke tačke ključanja.

Rektifikacija je od početka 19. stoljeća poznata kao jedan od najvažnijih tehnoloških procesa, uglavnom u industriji alkohola i nafte. Rektifikacija se danas sve više koristi u različitim oblastima hemijske tehnologije, gde je izolacija komponenti u čistom obliku veoma važna (u proizvodnji organske sinteze, izotopa, polimera, poluprovodnika i raznih drugih supstanci visoke čistoće).

Proces rektifikacije se izvodi višestrukim kontaktom između neravnotežnih tekućih i parnih faza koje se kreću jedna u odnosu na drugu.

Kada su faze u interakciji između njih, dolazi do prijenosa mase i topline zbog težnje sistema ka stanju ravnoteže. Kao rezultat svakog kontakta, komponente se redistribuiraju između faza: para je donekle obogaćena komponentom niskog ključanja, a tekućina - komponentom visokog ključanja. Višestruki kontakt dovodi do gotovo potpunog odvajanja originalne smjese.

Uređaj aparata za ispravljanje.

Rice. 1 kolona za kontinuiranu destilaciju.

1 - stupac; 2 - kotao; 3 - refluks kondenzator

Dakle, odsustvo ravnoteže (i, shodno tome, prisustvo temperaturne razlike između faza kada se faze kreću određenom relativnom brzinom i njihovo višestruko dodirivanje su neophodni uvjeti za izvođenje rektifikacije.

Procesi rektifikacije se izvode periodično ili kontinuirano pri različitim pritiscima: pri atmosferskom pritisku, pod vakuumom (za odvajanje smeša visokovrućih supstanci), kao i pod pritiskom višim od atmosferskog (za odvajanje smeša koje su gasovite pri normalnim temperaturama).

Za izvođenje procesa ispravljanja koriste se uređaji različitih dizajna, čiji se glavni tipovi ne razlikuju od odgovarajućih tipova apsorbera.

U postrojenjima za ispravljanje uglavnom se koriste dvije vrste aparata:

nabijeni i diskovi rektifikacionih stubova. Takođe za ispravljanje.

koriste se vakuumski film i rotorski stupovi različitih dizajna

Pakovane, mehuraste, a takođe i neke filmske kolone slične su apsorpcionim kolonama u pogledu dizajna unutrašnjih uređaja (tacova, pakovanih tela itd.). Međutim, za razliku od apsorbera, kolone za destilaciju su opremljene izmjenjivačima topline - bojlerom (mirni) i refluks kondenzatorom (slika 1). Osim toga, kako bi se smanjili gubici topline u okoliš, ispravljači su prekriveni toplinskom izolacijom.

Slika 2. Opcije za ugradnju refluks kondenzatora

a - na koloni: b - ispod vrha kolone;

1 - deflegmatori; 2 - kolone: ​​3 - pumpa.

Kotao ili kocka je dizajniran za pretvaranje dijela tekućine koja teče iz kolone u paru i dovod pare u njen donji dio (ispod mlaznica ili donje posude). Kotlovi imaju grijaću površinu nalik na zavojnicu ili su ljuskasto-cijevni izmjenjivač topline ugrađen u dno stuba. Pogodniji za popravku i zamjenu su vanjski kotlovi, koji se ugrađuju ispod stuba kako bi se osigurala prirodna cirkulacija tekućine.

Deflegmator, dizajniran za kondenzaciju para i dovod refluksa (refluksa) u kolonu, je školjkasti izmjenjivač topline, u čijem se ljuskastom prostoru obično kondenziraju pare, a rashladno sredstvo (voda) se kreće u cijevi.

Rice. 3. Mrežasti stub.

a - dijagram stubnog uređaja; b - dijagram uređaja ploče; 1 - kućište; 2 - ploča; 3 - prelivna cijev; 4 - staklo.

U slučaju parcijalne kondenzacije para, refluks kondenzator se postavlja direktno iznad stuba kako bi se obezbedila veća kompaktnost instalacije, odnosno izvan kolone (slika 2). U ovom slučaju, kondenzat (refluks) sa dna povratnog kondenzatora se dovodi direktno kroz hidrauličku zaptivku do vrha kolone, jer u tom slučaju nema potrebe za razdjelnikom povratnog voda.

U slučaju potpune kondenzacije para u refluks kondenzatoru, on se ugrađuje iznad stuba, direktno na stub ili ispod vrha stuba kako bi se smanjila ukupna visina ugradnje. U potonjem slučaju, refluks iz refluks kondenzatora 1 se pumpom dovodi u kolonu 2. Ovakav smještaj refluksnog kondenzatora se često koristi kod ugradnje rektifikacionih stubova izvan zgrada, što je ekonomičnije u umjerenim klimatskim uvjetima.

Bubble (disk) stupovi.(Slika 3). Ovi uređaji se najčešće koriste u procesima ispravljanja. Primjenjivi su za velike kapacitete, širok raspon promjena u opterećenju pare i tekućine može obezbijediti vrlo jasno razdvajanje mješavina.Nedostatak uređaja za mjehuriće - relativno visok hidraulički otpor - nije bitan u uvjetima rektifikacije. Tokom ispravljanja, povećanje hidrauličkog otpora dovodi samo do blagog povećanja pritiska i, shodno tome, do povećanja tačke ključanja tečnosti u kolonskom kotlu. Međutim, isti nedostatak ostaje važan za procese ispravljanja pod vakuumom.

Sito ploče. (sl. 3)... Stub sa perforiranim tacnama je vertikalno cilindrično tijelo sa horizontalnim nosačima, u kojem je značajan broj rupa promjera 1-5 mm ravnomjerno izbušen po cijeloj površini. Gas prolazi kroz otvore na tacni i raspoređuje se u tečnosti u obliku malih mlaznica i mjehurića. Posude za sito odlikuju se jednostavnošću uređaja, lakoćom ugradnje, pregleda i popravke. Hidraulički otpor ovih nosača je nizak. Perforirane posude rade stabilno u prilično širokom rasponu brzina plina, a pri određenim opterećenjima plina i tekućine ove posude su vrlo efikasne. Međutim, posude za sito su osjetljive na onečišćenja i sedimente koji začepljuju otvore posude.

Tacne sa mjehurićima.

Manje su osjetljivi na kontaminaciju od perforiranih i odlikuju se većim intervalom stabilnog rada kolone sa mjehurićima. Plin ulazi u tacnu kroz razvodne cijevi, a zatim se kroz proreze na poklopcu razbija u veliki broj zasebnih mlaznica. Nadalje, plin prolazi kroz sloj tekućine koja teče preko posude od jednog odvodnog uređaja do drugog.

Rice. 4. Šema rada posude s mjehurićima

Prilikom kretanja kroz sloj, značajan dio malih mlaznica se raspada i plin se distribuira u tekućini u obliku mjehurića. Brzina stvaranja pjene direktno na stubu ili ispod vrha stuba kako bi se smanjila ukupna visina instalacije. U potonjem slučaju, refluks iz refluks kondenzatora 1 se pumpom dovodi u kolonu 2. Ovakav smještaj refluksnog kondenzatora se često koristi kod ugradnje rektifikacionih stubova izvan zgrada, što je ekonomičnije u umjerenim klimatskim uvjetima.

Bubble (disk) stupovi. (Slika 3). Ovi uređaji se najčešće koriste u procesima ispravljanja. Primjenjivi su za velike kapacitete, širok raspon opterećenja parom i tekućinom i mogu osigurati vrlo jasno razdvajanje mješavina. Nedostatak aparata za mjehuriće je relativno visok hidraulički otpor - u uvjetima kada rektifikacija nije značajna. Tokom ispravljanja, povećanje hidrauličkog otpora dovodi samo do blagog povećanja tačke ključanja tečnosti u kolonskom kotlu. Međutim, isti nedostatak ostaje važan za procese ispravljanja pod vakuumom.

U takvim stupovima koriste se razne vrste tacni: perforirane, kapice, kvarove, ventile, ploče itd.

Sito ploče. (Sl. 3). Stub sa perforiranim tacnama je vertikalno cilindrično tijelo sa horizontalnim nosačima, u kojem je značajan broj rupa promjera 1-5 mm ravnomjerno izbušen po cijeloj površini. Gas prolazi kroz otvore na tacni i raspoređuje se u tečnosti u obliku malih mlaznica i mehurića.Sitaste tacne odlikuju se jednostavnošću uređaja, lakoćom ugradnje, pregleda i popravke. Hidraulički otpor ovih nosača je nizak. Posude za sito rade stabilno u prilično širokom rasponu brzina gasa, a pri određenom opterećenju gasa i tečnosti, ove posude su veoma efikasne. Međutim, posude za sito su osjetljive na onečišćenja i sedimente koji začepljuju otvore posude.

Tacne sa poklopcima. Manje su osjetljivi na kontaminaciju od perforiranih i odlikuju se većim intervalom stabilnog rada kolone sa mjehurićima. Plin ulazi u tacnu kroz razvodne cijevi, a zatim se kroz proreze na poklopcu razbija u veliki broj zasebnih mlaznica. Nadalje, plin prolazi kroz sloj tekućine koja teče preko posude od jednog odvodnog uređaja do drugog. Prilikom kretanja kroz sloj, značajan dio malih mlaznica se raspada i plin se distribuira u tekućini u obliku mjehurića. Brzina pjene i prskanja na posudama s mjehurićima za poklopce ovisi o brzini plina i dubini uranjanja poklopca u tekućinu. Poklopci se izrađuju sa radijalnim ili dijametralnim prelivom tečnosti. Posude s mjehurićima rade stabilno pod značajnim promjenama opterećenja plina i tekućine. Njihovi nedostaci uključuju složenost uređaja i visoku cijenu, nisko maksimalno opterećenje plinom, relativno visok hidraulički otpor i poteškoće u čišćenju.

Ploče ventila. (sl. 5). Princip rada diskova ventila sastoji se u činjenici da okrugli ventil, koji slobodno leži iznad otvora na disku, mijenja brzinu protoka plina svojom težinom i automatski podešava veličinu prostora između ventila i ventila. ravni diska za prolaz gasa i na taj način održava konstantnu brzinu gasa tokom njegovog oticanja u sloju mehurića.

Ras. 5. Ploče ventila.

a, b - sa okruglim kapicama; c, sa lamelarnim ventilom; g - balast; 1 - ventil; 2 - nosač-graničnik; 3 - balast.

Istovremeno, s povećanjem brzine plina u stupu, hidraulički otpor ploče ventila neznatno se povećava. Podizanje ventila je ograničeno visinom držača restriktora i obično ne prelazi 8 mm.

Prednosti diskova ventila: relativno visok protok gasa i hidrodinamička stabilnost, konstantna visoka efikasnost u širokom opsegu gasnih opterećenja.

Pakovane kolone... Ove kolone koriste različite vrste pakovanja, ali Rašigovo prstenasto pakovanje je najčešće u industriji. Niži hidraulički otpor nabijenih kolona u odnosu na kolone sa mjehurićima posebno je važan za ispravljanje pod vakuumom. Čak i kod značajnog vakuuma u gornjem dijelu kolone, zbog visokog hidrauličkog otpora, njegov vakuum u kotlu može biti nedovoljan za potrebno smanjenje tačke ključanja početne smjese.

Da bih smanjio hidraulički otpor vakuumskih stubova, koristim pakovanja sa najvećim mogućim slobodnim volumenom.

Sama kolona za destilaciju ne mora da uklanja toplotu. Stoga je teškoća odvođenja topline iz nabijenih kolona prije prednost nego nedostatak nabijenih kolona u uvjetima procesa rektifikacije.

Film mašine... Ovi uređaji se koriste za vakuumsko ispravljanje smjesa niske termičke stabilnosti pri zagrijavanju (na primjer, razni monomeri, polimeri, kao i drugi proizvodi organske sinteze).

U aparatima za ispravljanje filmskog tipa postiže se nizak hidraulički otpor. Osim toga, zadržavanje tekućine po jedinici volumena operativnog aparata je malo. U broj filmskih ispravljača spadaju stupovi sa regularnim pakiranjem u obliku paketa vertikalnih cijevi prečnika 6-20 mm (višecijevni stubovi), kao i paketi ravnoparalelnog ili saćastog pakovanja sa kanalima različitih oblika, izrađeni i perforirani limovi ili metalne mreže.

Nedostaci stubova rotora: ograničena visina i prečnik (zbog složenosti izrade i zahteva za čvrstoćom i krutošću rotora), kao i visoki operativni troškovi.

3. Dijagram rektifikacije

Šematski dijagram rektifikacije

Opis postrojenja za rektiranje

Šematski dijagram postrojenja za ispravljanje je prikazan na Sl. Početna smjesa iz međurezervoara 9 se pomoću centrifugalne pumpe 10 dovodi u izmjenjivač topline 5, gdje se zagrijava do tačke ključanja. Zagrijana smjesa ulazi u separaciju u rektifikacionu kolonu / dovodnu ladicu, gdje je sastav tekućine jednak sastavu početne smjese XF.

Tečeći niz stub, tečnost stupa u interakciju sa parom koja se diže u toku ključanja tečnosti dna u kotlu 2. Početni sastav pare je približno jednak sastavu dna Xw, tj. osiromašene visoko hlapljivom komponentom. Kao rezultat razmjene mase sa tekućinom, para je obogaćena visoko hlapljivom komponentom. Za potpunije obogaćivanje, gornji dio kolone se refluksira u skladu sa datim omjerom refluksa tečnom (refluksnom) kompozicijom XP, koja se dobija u refluks kondenzatoru 3 kondenzacijom pare koja izlazi iz kolone. Zatim se tečnost šalje u refluks separator 4. Deo kondenzata se uklanja iz refluksnog kondenzatora u obliku gotovog proizvoda separacije destilata, koji se hladi u izmenjivaču toplote 6 i šalje u kolektor destilata 11 pomoću pumpe 10.

Iz donjeg dela kolone pumpa 10 kontinuirano izvlači tečnost dna – proizvod obogaćen niskoisparljivom komponentom, koji se hladi u hladnjaku ostatka 7 i šalje u posudu 8. Tako se kontinuirano odvija neujednačen proces odvajanja. početna binarna smjesa u destilat s visokim sadržajem hlapljive komponente izvodi se u koloni za destilaciju i destilacijski ostatak obogaćen nehlapljivom komponentom.

4. Proračun rektifikacijskog stupa

4.1 Obračun materijalnog bilansa

Jednadžbe materijalnog bilansa za kolonu kontinuirane destilacije, uzimajući u obzir broj ulaznih i izlaznih tokova, imaju sljedeći oblik:

G F = G D + G W (1)

gdje je G F količina smjese koja ulazi u separaciju, kg/s;

G D - maseni protok destilata, kg/s;

G W - maseni protok ostatka iz bačve, kg/s;

G F ∙ X F = G D ∙ X D + G W ∙ X W (2)

gdje je X D koncentracija komponente niskog ključanja u destilatu, maseni udio;

X W je koncentracija komponente niskog ključanja u ostatku destilacije, maseni udjeli;

X F je koncentracija komponente niskog ključanja u početnoj smjesi, maseni udjeli.

Da bismo pronašli maseni protok destilata X D i maseni protok destilacionog ostatka X W, zamjenjujemo početne podatke u jednadžbu (1) i u jednačinu (2). Zatim zajedno rješavamo ove jednačine.

G D + G W = 10000

G D ∙ 0,995 + G W ∙ 0,3 = 10000 ∙ 0,9

G D ∙ 0,995 + (1000-G D) ∙ 0,3 = 9000

0,695 ∙ G D = 9000 - 3000

0,695 ∙ G W = 6000

G D = 8633 kg/h

G D = 10000 - 8633 = 1367 kg / h

Maseni protok destilata: G D = 8633 kg/h

Maseni protok destilacionog ostatka: G W = 1367 kg/h

Za daljnje proračune koncentraciju sirovine, destilata i destilata izrazit ćemo u molarnim frakcijama.

(3)

gdje je X F koncentracija komponente niskog ključanja u hrani, molske frakcije;

M in - molarna masa komponente niskog ključanja, kg/mol;

M ux je molarna masa komponente visokog ključanja, kg/mol;

M ux = 60 kg / kmol;

M in = 18 kg / kmol;

(4)

gdje je X D koncentracija komponente niskog ključanja u destilatu, molske frakcije

(5)

gdje je X W koncentracija komponente niskog ključanja u ostatku destilacije, molske frakcije.

Zamijenite početne podatke u formulu (3), u formulu (4) i u formulu (5) i pronađite sadržaj octene kiseline u smjesi (hrana), u destilatu i u ostatku destilacije.

X F =

X D =

X W =

Relativni molarni protok hrane određen je jednadžbom:

(6)

Za dalje proračune, potrebno je izgraditi krivu ravnoteže u koordinatama
za sistem etil alkohol-voda na atmosferskom pritisku.

Evo
- molni udjeli vode u tekućini iu pari u ravnoteži s njom.

RB i RT - pritisak zasićene pare vode i sirćetne kiseline, odnosno P - ukupni pritisak

Svi potrebni podaci za konstruisanje krive ravnoteže prikazani su u tabeli 1.

Tabela 1. Ravnotežne kompozicije tečnosti i pare za sistem Sirćetna kiselina - voda

Prema tabeli 1, konstruišemo krivu ravnoteže

sl. 2. Ravnotežna kriva u koordinatama za sistem sirćetna kiselina - voda.

Minimalni broj refluksa
određuje se jednadžbom:

(7)

gdje je F * koncentracija komponente niskog ključanja u pari u ravnoteži sa tekućinom za napajanje.

F * = 0,977

Sve potrebne podatke zamjenjujemo u jednačinu (7) i nalazimo minimalni broj refluksa R min

Radni broj refluksa R određen je jednadžbom:

Zamijenite brojčanu vrijednost minimalnog broja refluksa R min u jednačinu (8) i odredite radni broj refluksa R.

Omjer viška refluksa je:

Jednačine radnih linija

A) u gornjem (ojačavajućem) dijelu stupa

gdje je R omjer refluksa

B) na donjem (iscrpnom) dijelu kolone

Xw

gdje je R omjer refluksa

F - relativna molarna potrošnja energije

Određeno omjerom:

+

gdje su Md i Mf molarne mase destilata i početne smjese;

M top i M n su prosječne molarne mase tečnosti na vrhu i na dnu kolone.

Molarne mase u gornjem i donjem dijelu kolone su respektivno jednake:

Gdje je X cf i X cf - prosječni molarni sastav tečnosti u donjem i gornjem dijelu kolone.

M cp in = kg / kmol

M cp n = kg / kmol

Molarna masa početne smjese:

M F = kg / kmol

Molarna masa destilata:

M D = kg / kmol

Zamjenom dobijamo:

kg/h

+
kg/h

Prosječni maseni tokovi pare u gornjim G in i G n dijelovima kolone su, redom, jednaki:

Ovdje su M 'in i M' n prosječne molarne mase para u gornjem i donjem dijelu kolone:

M ’vrh = M u y srv + M uss (1-y srv)

M ’n = M u y srn + M uss (1-y srn)

y cf i y cf - prosječni molarni sastav pare u donjem i gornjem dijelu kolone.

Vrijednost y D, y F i y W dobiva se iz jednačina radne linije. onda:

M 'cp in = kg / kmol

M 'cp n = kg / kmol

kg/h

kg/h

refluksni kondenzator za ispravljanje kolone diska

4.2 Određivanje brzine pare i prečnika stuba

Prema tabeli 1, konstruišemo dijagram t -x, y.

Slika 2 Dijagram t -x, y za određivanje sastava ravnotežne pare u zavisnosti od temperature

Prema dijagramu prikazanom na slici 2, određujemo prosječne temperature:

A) y cp b = 0,9397 t cp = 100,1 o C

B) y cp n = 0,7346 t cp = 102,3 o C

Znajući prosječne molarne vrijednosti, određujemo mase i gustine pare:

M ’cp u =
kg / kmol

M 'cp n =
kg / kmol

M 'in i M' n su prosječne molarne mase pare na vrhu i dnu kolone, respektivno;

ρ uv i ρ un gustina pare u gornjem i donjem dijelu stuba, respektivno.

Temperatura u gornjem dijelu kolone pri X avg = 0,9831 je jednaka 100,01 °C, au donjem dijelu pri X avg = 0,77795 je 101,5 °C. Dakle, t av = 100,9755 °C. Ovi podaci su određeni iz t-x, y dijagrama prikazanog na slici 2.

Gustina vode pri t = 100°C ρ in = 958 kg/m 3, a sirćetne kiseline pri ρ vc = 958 kg/m 3.

Prihvatamo prosečnu gustinu tečnosti u koloni:

Odredite brzinu pare u koloni prema jednadžbi:

Prečnik stuba za ispravljanje izračunava se po formuli:

m

m

Uzimamo prečnik stuba D = 3600 mm.

Tada će brzina pare u koloni biti jednaka:

gospođa

4.3 Hidraulički proračun tacni

Odabiremo ploču tipa TC - R [Prilog 2, strana 118].

Prihvatamo sljedeće veličine ploča za sito:

Prečnik rupe d o = 4 mm

Visina odvodne pregrade h P = 40 mm

Slobodni dio tacne (ukupna površina rupa) iznosi 8% ukupne površine tacne.

Površina koju zauzimaju dvije segmentirane prelivne mlaznice je 20% ukupne površine posude.

Obim odvoda je P = 3,1 m.

Izračunajmo hidraulički otpor tacne u gornjem i donjem dijelu stuba prema jednadžbi:

gdje je Δp suho otpor suhe ploče;

Δp b - otpor uzrokovan silama površinskog napona;

Δp gzh - otpor sloja gas-tečnost na tacni.

A) u gornjem (ojačavajućem) dijelu stupa:

gdje
- koeficijent otpora nenavodnjavanih sitastih tacni slobodnog presjeka 7-10%;

Brzina pare u otvorima ploče.

gde je površinski napon tečnosti pri prosečnoj temperaturi u gornjem delu stuba od 100°C; d 0 = 0-004 m - prečnik rupa na ploči.

gdje
omjer gustine sloja para-tečnost (pjene) i gustine tečnosti, uzet približno jednak 0,5.

h pzh - visina sloja pare i tekućine (pjene) izračunava se po formuli:

gdje je Δh visina sloja iznad preljevne pregrade izračunava se po formuli:

gdje volumetrijski protok tečnosti,

P - perimetar odvodne pregrade.

Volumetrijski protok tekućine na vrhu kolone:

gdje je M av prosječna molarna masa tekućine, kg/kmol;

M D molarna masa destilata, kg/kmol.

Širinu praga prelivanja nalazimo rješavanjem sistema jednačina:

gdje je R = 1,8 m radijus tanjira; P = 3,1 m - obod odvodne pregrade.

Nađimo širinu praga prelijevanja b:

Pronađite Δh:

Otpor sloja para-tečnost na ploči:

Ukupni hidraulički otpor tacne u gornjem dijelu stuba:

B) u donjem (iscrpnom) dijelu kolone:

Hidraulički otpor suhe ploče:

Otpor zbog sila površinske napetosti:

gdje
površinski napon tečnosti na = 100°C.

Volumetrijski protok tekućine na dnu kolone izračunava se po formuli:

gdje je M F molarna masa napojne tekućine, kg / kmol

M avg je prosječna molarna masa tekućine, kg / kmol

Visina sloja iznad odvodne pregrade:

Visina sloja para-tečnost na ploči:

Otpor sloja para-tečnost na ploči:

Ukupni hidraulički otpor tacne na dnu stuba:

Provjerimo da li se na udaljenosti između ploča h = 0,5 m poštuje potreban uvjet za normalan rad ploča:

>

Za donje diskove sa većim ukupnim padom pritiska od gornjih diskova:

<

Dakle, gore navedeni uslov je ispunjen.

Provjerimo ujednačenost rada posuda - izračunat ćemo minimalnu brzinu pare u rupama, dovoljnu da tacna sita radi sa svim rupama:

Izračunata brzina je manja od prethodno izračunate brzine
stoga će tacna raditi sa svim rupama.

4.4 Određivanje broja tacni i visine stuba

Broj ploča se izračunava pomoću jednadžbe:

gdje je η = prosječna efikasnost. ploče

Za određivanje prosječne K.P.D. pločama nalazimo koeficijent relativne volatilnosti odvojenih komponenti:

i koeficijent dinamičke viskoznosti početne smjese q pri prosječnoj temperaturi u koloni jednak

Na ovoj temperaturi pritisak zasićene vodene pare Pw = 867,88 mm Hg, sirćetne kiseline Puk = 474,15 mm Hg, odakle

Koeficijent dinamičke viskoznosti vode na 101°C je 0,2838 mPa*s, a sirćetne kiseline 0,4916 mPa*s. Uzimamo dinamički koeficijent viskoznosti početne smjese

V, strana 556].

Prema rasporedu [Sl. 7.4, str.323] nalazimo vrijednost
.Dužina puta tečnosti na tacni:

Prema rasporedu [Sl. 7.5, str.324] nalazimo vrijednost korekcije za dužinu puta Δ = 0,2375 Prosječna efikasnost. nalazimo ploče po jednačini:

Broj ploča se određuje analitičkom metodom pomoću Excel tabele. Sistem jednadžbi koji vam omogućava da odredite broj posuda, kao i sastav pare i tečnosti koji izlaze iz svake posude, uključuje jednačinu ravnoteže

gdje je α koeficijent relativne volatilnosti odvojenih komponenti:

jednačine radne linije

za vrh kolone

za dno kolone

izraz faktora obogaćivanja
.

Proračun se sastoji u sekvencijalnom određivanju u presjeku kolone između tacni sastava pare i tekućine (y i, x i).

Indeksi za sastav pare i tečnosti odgovaraju broju sekcije. Broj pločice podudara se s brojem odjeljka koji se nalazi ispod njega.

Pretpostavimo da je koeficijent hlapljivosti konstantan, koeficijent obogaćivanja konstantan, kocka-isparivač nema separacijski učinak, a para koja izlazi iz njega ima isti sastav kao i ostatak na dnu.

Blok dijagram proračuna

Rezultat izračuna

					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					Donji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio
					gornji dio Potrošnja topline koja se daje rashladnoj vodi u deflegmatoru-kondenzatoru nalazi se jednadžbom: Rektifikacija je proces koji se izvodi u protustrujnim stupovima sa kontaktnim elementima u obliku tacni. Proces ispravljanja ima niz karakteristika. Različiti omjer opterećenja tekućinom i parom na dnu i na vrhu kolone. Zajednički tok procesa prenosa mase i toplote. Sve to komplicira dizajn ispravljačkih stupova tipa diska. Široka lepeza uređaja za kontakte otežava odabir kolona. U ovom slučaju biramo stub sa tacnama tipa TC-P, jer ispunjava opšte zahteve kao što su: visok intenzitet po jedinici zapremine aparata, njegova cena. Prečnik i visina stuba određuju se opterećenjem pare i tečnosti i fizičkim svojstvima faza u interakciji. Bibliografija 1. Dytnersky Yu.I. „Osnovni procesi i uređaji hemijska tehnologija... Dizajn kurseva" : plaćanje ispravljanje kolone; detaljna termalna plaćanje deflegmator; indikativno plaćanje izmjenjivači topline. Lista... ovoga seminarski rad proizvodili smo plaćanje ispravljanje kolone za odvajanje smjese: aceton- ... Plaćanje mlaznica ispravljanje kolone kontinuirano odvajanje smjese kloroform-benzen Predmet >> Hemija Preporuke se svode na upotrebu za proračun ispravljanje kolone kinetičke zavisnosti dobijene za ... tečnost. 2. Plaćanje mlaznica ispravljanje kolone kontinuirano djelovanje 2.1 Materijalni bilans kolone i radni refluks... Plaćanje ispravljanje instalacije za odvajanje binarne smjese etil alkohol-voda Predmet >> Hemija U ovom predmetnom radu plaćanje ispravljanje kolone kontinuirano djelovanje s tacnama sita za ... L., Hemija, 1993 G. Ya. Rudov, D.A. Baranov. Plaćanje u obliku posude ispravljanje kolone, metodska uputstva. M., MGUIE, 1998 Katalog ... Plaćanje poppet ispravljanje kolone za odvajanje binarne smjese ugljikovodika benzen-toluen Predmet >> Hemija 2. Teorijska osnova proračun u obliku posude ispravljanje kolone Postoje dvije glavne metode analize rada i proračun ispravljanje kolone: grafičko-analitički ...

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

2. Uvod

4. Obračunski dio:

4.1 Materijalni bilans

4.4 Hidraulički proračun stuba

4.5 Toplotni dizajn instalacije

4.6 Određivanje prečnika mlaznica

5. Izbor standardnih dijelova

5.1 Veze

5.2 Podrška mašine

5.3 Prirubnice

6. Opće informacije o komponentama smjese i sigurnosti procesa

Specifikacija

1. Projektni zadaci

Izračunati i projektovati destilacione kolone sa ventilima za separaciju pod atmosferskim pritiskom, sa protokom od GF t/h binarne smeše S (etil alkohol - dekan) sa koncentracijom komponenti niskog ključanja % (masene). Početna smeša ulazi u kolonu na tački ključanja. Zahtjevi za čistoću proizvoda: % (masa), % (masa).

2. Uvod

U nizu industrija u hemijskoj, naftnoj, prehrambenoj i drugim industrijama kao rezultat raznih tehnološkim procesima dobijaju se mešavine tečnosti koje se moraju podeliti na sastavne delove.

Za odvajanje mješavina tekućina i smjesa ukapljenih plinova u industriji koriste se metode jednostavne destilacije (destilacije), destilacije pod vakuumom, rektifikacije i ekstrakcije. Rektifikacija se široko koristi u industriji za potpuno odvajanje mješavina isparljivih tekućina, djelimično ili potpuno rastvorljivih jedna u drugoj.

Suština procesa rektifikacije svodi se na odvajanje jedne ili više tekućina u manje ili više čistom obliku iz mješavine dvije ili, općenito, više tekućina s različitim tačkama ključanja. To se postiže zagrijavanjem i isparavanjem takve mješavine, praćeno višestrukim prijenosom topline i mase između tekuće i parne faze; Kao rezultat toga, dio visoko hlapljive komponente prelazi iz tekuće faze u parnu fazu, a dio manje hlapljive komponente - iz parne u tečnu fazu.

Proces rektifikacije se odvija u rektifikacionoj jedinici koja uključuje rektifikacionu kolonu, refluks kondenzator, frižider-kondenzator, grejač za početnu mešavinu, kolektore destilata i dna. Deflegmator, hladnjak-kondenzator i predgrijač su konvencionalni izmjenjivači topline. Glavni aparat instalacije je rektifikaciona kolona, ​​u kojoj se pare tečnosti za destilaciju dižu odozdo, a tečnost teče prema parama odozgo i dovodi se u gornji deo aparata u obliku refluksa. U većini slučajeva krajnji proizvodi su destilat (para hlapljive komponente kondenzovane u refluks kondenzatoru, napuštajući vrh kolone) i donji ostatak (manje hlapljiva komponenta u tečnom obliku, koja teče sa dna kolone).

Deflegmator je obično školjkasto-cijevni izmjenjivač topline. U nekim slučajevima dolazi do kondenzacije svih para iz kolone u refluks kondenzatoru. U krajnjem hladnjaku, destilat se hladi do unaprijed određene temperature. Ponekad se samo dio pare kondenzira u refluks kondenzatoru kako bi se dobio refluks, a potpuna kondenzacija i hlađenje se dešava u hladnjaku.

Rektifikaciona postrojenja su opremljena i uređajima za regulaciju i praćenje režima rada, a često i uređajima za povrat topline.

Proces rektifikacije se može odvijati pri atmosferskom pritisku, kao i pri pritiscima iznad i ispod atmosferskog. Pod vakuumom, rektifikacija se vrši kada se tečne smjese visokog ključanja podvrgavaju razdvajanju. Viši pritisci se koriste za odvajanje gasovitih smeša pri nižim pritiscima. Stepen razdvajanja mješavine tekućina na njene sastavne komponente i čistoća nastalog destilata i dna zavise od toga koliko je razvijena kontaktna površina faza, a samim tim i od količine refluksne tekućine (refluksa) i dizajna kolona za destilaciju.

U industriji se koriste pakirani, čepovi, sita, ventilski filmski cijevni stupovi i drugo. Razlikuju se uglavnom po dizajnu unutrašnje strukture aparata, čija je svrha osigurati interakciju tekućine i pare. Ova interakcija se događa kada para prodire kroz sloj tečnosti na tacnama, ili tokom površinskog kontakta pare i tečnosti na ambalaži ili površini tečnosti koja teče niz tanki film.

Pakovane kolone su široko rasprostranjene. Njihova prednost je jednostavnost uređaja i jeftino... Još jedna značajna prednost nabijenih žica je nizak hidraulički otpor. Nabijeni stupovi su neprikladni za rad pri maloj gustini navodnjavanja, karakteriziraju ih ograničeni intervali opterećenja parom i tekućinom. Za stabilan rad nabijene kolone potrebno je osigurati ravnomjernu raspodjelu tekućine po sekciji pomoću prskalica. Osim toga, u nabijenim kolonama, teško je ukloniti toplinu iz nabijenog sloja.

Stubovi za nosače nisu našli manje rasprostranjenu upotrebu u industriji. To su vertikalni aparati za prijenos mase, po visini podijeljeni poprečnim kontaktnim uređajima za prijenos mase (tacnama). Uzlazni tok pare uzastopno je klonuo kroz slojeve tečnosti na tacnama. U režimu mjehurića rade sito, poklopac, ventil, kao i posude za kvarove. Za prva tri tipa tacni, bubrenje gasa i kretanje tečnosti nastaju u uslovima unakrsnog strujanja zbog njihovih elemenata (rupa, čepova, ventila) ravnomerno raspoređenih na listu tacova i prisustva uređaja za prelivanje. Protustrujni fazni kontakt je realizovan na oštećenim pločama. Kolone sa ladicama odlikuju se visokim stepenom odvajanja početne smeše, širokim rasponom opterećenja pare i tečnosti i visokom produktivnošću. Nedostaci ovih stupova su: visoka cijena zbog složenosti uređaja, kao i povećani hidraulički otpor.

Posude za sito imaju veliki poprečni presjek posude zauzete rupama, a samim tim i visoku produktivnost pare, odlikuju se jednostavnošću izrade i malom potrošnjom metala. Nedostatak je visoka osjetljivost na tačnost instalacije. Posude za sito se ne preporučuju za upotrebu sa kontaminiranim medijima, jer to može uzrokovati začepljenje rupa.

Posude s poklopcima pokazuju dobru efikasnost prijenosa mase i imaju značajan raspon opterećenja parom. Pare iz prethodnog ležišta ulaze u parne cijevi čepova i mjehuriće kroz sloj tekućine u koji su poklopci djelomično uronjeni. Poklopci imaju rupice ili nazubljene proreze koji rastavljaju paru na male mlaznice kako bi se povećala površina njenog kontakta s tekućinom. Ograničenje njihove upotrebe leži u njihovoj visokoj cijeni zbog povećane potrošnje metala. Osim toga, posude s mjehurićima imaju povećanu hidrauličku otpornost i sklone su začepljenju.

Diskovi ventila pokazuju visoku efikasnost pri velikim intervalima opterećenja zbog svoje mogućnosti samopodešavanja. Ovisno o opterećenju, ventil se pomiče okomito, mijenjajući površinu slobodnog prolaza za prolaz pare, a maksimalni presjek je određen visinom uređaja koji ograničava uspon. Ventili se izrađuju u obliku kružnih ili pravokutnih ploča sa gornjim ili donjim limiterom podizanja. Nedostatak diskova ventila je njihov visok hidraulički otpor.

Lopovi za kvar su najjednostavnijeg dizajna i imaju mali hidraulički otpor. Odlikuje ih odsustvo uređaja za prelivanje. Ali ova vrsta posuda ima nisku efikasnost prijenosa mase, uzak raspon opterećenja parom i tekućinom.

Cjevaste filmske destilacijske kolone sastoje se od snopa vertikalnih cijevi, na čiju unutrašnju površinu tečnost teče u obliku tankog filma, u interakciji s parom koja se diže kroz cijevi. Prečnik korišćenih cevi je 5-20 mm. Učinak filmskog aparata se povećava sa smanjenjem promjera cijevi. Cjevaste stupove karakterizira jednostavnost proizvodnje, visoki koeficijenti prijenosa mase i vrlo niska hidraulička otpornost na kretanje pare. Višecevni i dugocevni stubovi sa veštačkim navodnjavanjem imaju znatno manje ukupne dimenzije i težinu od diskotipa.

Sve ispravljačke jedinice, bez obzira na vrstu i dizajn stubova, dijele se na serijske i kontinuirane jedinice.

U jedinicama za šaržnu destilaciju, početna smjesa se sipa u destilacijski aparat, gdje se održava kontinuirano vrenje uz stvaranje para. Para ulazi u kolonu, navodnjava se dijelom destilata. Drugi dio destilata iz refluks kondenzatora ili krajnjeg hladnjaka, ohlađen na određenu temperaturu, ulazi u zbirku gotovog proizvoda. U diskontinuiranim kolonama, rektifikacija se vrši sve dok tečnost u kocki ne dostigne zadati sastav. Zatim se zagrijavanje kocke prekida, ostatak se sipa u kolektor, a početna smjesa se ponovo ubacuje u kocku radi destilacije. Periodične jedinice za ispravljanje uspješno se koriste za odvajanje malih količina mješavina. Veliki nedostatak jedinica za serijsku destilaciju je pogoršanje kvaliteta gotovog proizvoda (destilata) u toku procesa, kao i gubitak toplote tokom periodičnog istovara i punjenja kocke. Ovi nedostaci se eliminišu kontinuiranim ispravljanjem.

Kontinuirani stupovi se sastoje od donjeg (iscrpnog) dijela, u kojem se vrlo hlapljiva komponenta uklanja iz tekućine koja teče prema dolje, i gornjeg (ojačavajućeg) dijela, čija je svrha obogaćivanje dižućih para isparljive komponente. Shema kontinualne ispravljačke jedinice razlikuje se od periodične po tome što se kolona napaja početnom smjesom određenog sastava kontinuirano od konstantna brzina; gotov proizvod konstantnog kvaliteta se također kontinuirano ispušta.

Svrha projektnog proračuna destilacijske kolone za odvajanje binarne mješavine etil alkohol-dekan je određivanje prečnika kolone, broja kontaktnih uređaja u armaturnom i iscrpnom dijelu kolone, visine kolone, hidraulički otpor ploče i kolone u cjelini za date sastave početne smjese, protok početne smjese i tlak u koloni.

3. Dijagram rektifikacije

1- tijelo stuba;

2- ploča;

3- tanjir za hranu;

4- električni grejač;

5- kotao;

6- refluks kondenzator;

7- kondenzator (frižider);

8- hidraulični zatvarač;

GF, GV, G R, G D, GW, - molarni protok sirovine, pare koje napuštaju vrh kolone, refluks, destilat i ostatak.

XF, XD, XW - molne frakcije NK u hrani, destilatu i ostatku. [12, str. 279]

4. Obračunski dio

4.1 Materijalni bilans

Neka su GD i GW maseni protok

destilat i bačvni ostatak, kg/sat

Jednačina materijalnog bilansa:

GD + GW = GF - po tokovima;

GD D + GW w = GF F - prema NK.

GF = 9 t/h = 9000 kg/h

Iz sistema jednadžbi materijalnog bilansa određujemo:

GW = 4348 kg / h; GD = 4652 kg / h.

Preračunajmo koncentracije iz masenih udjela u molarne frakcije:

M (S2N6O) NK = 46,07 kg / kmol, [2, str.541]

M (C10H22) VK = 142,29 kg / kmol, [7, str.637]

ishrana:

XF = =

destilat:

XD = =

PDV ostatak:

XW = =

Tabela 1

Iz dijagrama sastav-kompozicija (x-y), koji smo izgradili prema podacima o faznoj ravnoteži odvojenog binarnog sistema nalazimo:

0,964? molski udio NR u pari u ravnoteži sa tečnošću za napajanje.

Izračunavamo minimalni omjer refluksa:

Rmin = (0,980-0,964) / (0,964-0,735) = 0,016 / 0,23 = 0,0696

Radni omjer refluksa:

R = 1,3 * Rmin + 0,3;

R = 1,3 0,0696 + 0,3 = 0,390

Odredite broj namirnica:

F = (0,980-0,114) / (0,735-0,114) = 1,39

Sastavimo jednadžbe radnih linija:

a) za gornji (ojačavajući) dio stuba:

y = 0,281x + 0,705

b) za donji (iscrpni) dio kolone:

y = 1,28x - 0,032

4.2 Određivanje brzine pare i prečnika stuba

Prosječne koncentracije tekućine:

a) vrh kolone

b) Dno kolone:

Prosječne koncentracije pare (prema jednadžbi radnih linija):

a) vrh kolone

b) Dno kolone:

Pronalazimo prosječne temperature pare i prema dijagramu temperatura-sastav sastav (t-x, y, koji gradimo prema podacima ravnoteže:

86 °C; = 146 0S.

Prosječne molarne mase pare:

a) vrh kolone

0,945 46,07 + (1-0,945) 142,29 = 51,362 kg / kmol

b) dno kolone:

0,53 46,07 + (1-0,53) 142,29 = 91,3 kg / kmol

Odredite prosječnu gustinu pare:

Prosječna gustina pare u koloni:

Temperature refluksa i bačve tečnosti nalazimo po t-x, y dijagram sa XD i XW:

79 0C; 88.50S.

a) gustina tečnog NR na 790C; = 736,43 kg / m3;

b) gustina tečnog VC na 88,50C; = 667,6 kg/m3

Prosječna gustina tečnosti u koloni:

702,0 kg / m3;

Maksimalna dozvoljena brzina pare u koloni može se odrediti formulom:.

Koeficijent Smax se izračunava po formuli:

Smax = gdje:

H - razmak između tanjira = 0,3-0,4 m, uzimamo H = 0,4 m;

q je linearna gustina navodnjavanja, odnosno odnos zapreminskog protoka tečnosti prema perimetru drenaže P (dužina drenažne šipke); q = q0 = 10 - 25 m2 / h, uzimamo q = 10 m2 / h;

k1 = 1,15, k2 = 1 pri atmosferskom i povišenom pritisku, k3 = 0,34 10-3.

Smax == 0,0812

0,0812 = 1,436 m/s.

Odredite molarnu masu destilata:

0,980 46,07 + (1-0,980) 142,29 = 47,9 kg / kmol.

Prosječna temperatura pare u koloni:

Volumetrijski protok pare u koloni:

Izračunavamo prečnik stuba:

Odaberite najbliži veći prečnik stuba D = 1000 mm

Tada je stvarna brzina:

Odredite obim odvoda P:

P = (0,7? 0,75) D. Prihvatamo P = 0,72 D = 0,72 m;

b = D / 2

i koeficijent dinamičke viskoznosti tečne smjese µ na prosječnoj temperaturi u koloni:

=(0,857+0,411)/2=0,634;

0,634 lg 0,394 + 0,366 lg 0,420 = - 0,394; ...

Definišemo posao:

Nalazimo na sl. 7.4. prosječna efikasnost ploča

Dužina puta tečnosti na tacni m.

Fig. 7.5. nalazimo korekciju za dužinu puta, pošto<0,9 м, то =0

Izračunavamo broj važećih ležišta na vrhu i na dnu kolone:

5.56, prihvatamo 6;

5.56, prihvatamo 6.

Ukupan broj tacni u koloni:

Sa maržom od 15% -20% = 1,15 12 = 13,8;

Prihvatamo n = 14 ploča.

Visina dijela stuba u obliku diska:

= (14-1) 0,4 = 5,2 m.

Važeći serijski broj pločice za hranu:

1,15 6 = 6,9; prihvatiti 7.

1,15 6 = 6,9; prihvatamo 7. Broj tanjira za hranu n = 7.

4.4 Hidraulički proračun stuba

4.4.1 Hidraulički otpor tacne jednak je zbiru gubitaka glave na suvom tacnu i u sloju tečnosti:

a) vrh kolone:

Gubitak glave na poslužavniku koji nije navodnjavan

Koeficijent otpora; za disk ventila sa potpuno otvorenim ventilom = 3,63;

brzina pare u rupi, m / s;

gdje je udio slobodnog presjeka ploče,

1.744 kg/m3? prosječna gustina pare na vrhu kolone.

Gubitak glave u sloju tečnosti:

visina odvodne šipke, m; uzimamo otprilike 50-70 mm;

povratna voda preko odvodne šipke;

Prosječna gustina tečnosti;

Zapreminski protok tekućine u gornjem dijelu kolone, m3/h.

P = 702,0 9,81 (0,05 + 0,008) = 399,4 Pa.

Odredite otpor ploče za navodnjavanje:

652,1 + 399,4 = 1052 Pa

b) donji dio stuba:

Otpornost na suhu ploču:

Prosječna gustina pare na dnu kolone.

Prosječna molarna masa tečnosti na dnu kolone:

0,411 46,07 + (1-0,411) 142,29 = 102,7 kg / kmol.

0,735 46,07 + (1-0,735) 142,27 = 71,6 kg / kmol.

Volumetrijski protok tekućine na dnu kolone:

Povratak tečnosti iznad odvodne šipke:

Otpor sloja tečnosti na tacni:

702,0 9,81 (0,05 + 0,031) = 557,8 Pa.

Otpor na navodnjavanju:

951,6 + 557,8 = 1509,4 Pa.

Ukupni otpor svih činela:

6 1052 + 6 1509,4 = 15368,5 Pa.

4.4.2 Provjera funkcionalnosti ploča

Izvodi se prema količini zahvata tečnosti ili propusnosti uređaja za prelivanje.

Ploča radi stabilno kada:

Visina sloja pjenaste tekućine u preljevnom džepu, m;

y je domet padajućeg mlaza, m;

b - maksimalna širina preljevnog džepa (strelica segmenta);

Visina sloja nepjenaste tekućine u odvodnom uređaju, m;

Relativna gustina pjenaste tekućine;

za slabo i srednje pjene tečnosti,

prihvatamo:.

Visina sloja lake tečnosti:

Otpor činele,

Gradijent nivoa tečnosti na ploči, m

Za ploče ventila možete uzeti = 0,005-0,010 m.

Otpornost na kretanje tečnosti u prelivu

Brzina tekućine u minimalnom dijelu preljevnog džepa.

prigušnica za odvajanje mešavine kolone

za srednje i blago pjenaste tečnosti uzimamo:.

brzina mjehurića u obliku gljive.

prosječni koeficijent površinskog napona tekućine pri prosječnoj temperaturi u koloni:

(79 + 88,5) / 2 = 83,75 0C.

Koeficijent površinskog napona: pri temperaturi u koloni tav = 83,75 0S (nc) = 16,05 · 10-3 N/m;

(vk) = 17,16 10-3 N/m,

Tada = 0,448 16,05 10-3 + (1-0,448) 17,16 10-3 = 0,0167 N / m.

Brzina iskačućih mjehurića u obliku gljive:

Brzina tekućine u minimalnom dijelu preljevnog džepa:

Otpornost na kretanje tečnosti u prelivu:

1,6 702,0 0,1162 = 15,1 Pa.

Visina sloja lake tečnosti:

Jet departure

Uslov /B/ je ispunjen:

0,446 < 0,40+0,05 ;

Uslov /S / je ispunjen:

0,054 < 0,153

Radna brzina pare u otvoru tacne ne bi trebalo da bude manja od minimalne brzine pare u otvoru tacne, čime se obezbeđuje nesmetan rad ventilske posude:

14,36 > 3,371;

>? uslov je ispunjen.

4.5 Toplotni dizajn instalacije

4.5.1 Potrošnja toplote koju vode pare daju tokom kondenzacije u refluks kondenzatoru:

toplota kondenzacije para J/kg;

4.5.2 Potrošnja toplote koju primi mirna tečnost od grejne pare u kotlu:

Na 79 0S;

Na 88,5 0S;

Na 80,1°C.

Sve vrijednosti toplotnih kapaciteta nalazimo iz referentnih knjiga:

Na 79 °C: C = 3226,3

C = 2424,3 [8, str.281]

0,93 3226,3 + (1- 0,93) 2424,3 = 3170.

Na 88,5 0S: C = 3435,8

C = 2501.1 [8, str.281]

0,04 3435,8 + (1 - 0,04) 2501,1 = 2538,5.

Na 80,10C: C = 3268,2

C = 2428,1,

1,03 = 1524802

4.5.3 Potrošnja topline u parnom grijaču

Na 0S: = 2891,1

2290,3

0,50 2891,1 + (1 - 0,50) 2290,3 = 2590,7.

4.5.4 Potrošnja toplote koju daje destilatna voda u frižideru

Na 0S: = 2933

2306,3 .

0,93 2933 + (1 - 0,93) 2306,3 = 2889.

4.5.5 Potrošnja toplote koju uzima voda iz mirnog ostatka u frižideru

Na 0S: = 3008,42

2339 .

0,04 3008,42 + (1 - 0,04) 2339 = 2365,8

4.5.6 Potrošnja pare za grijanje sa pritiskom = 4 atm i stepenom suhoće x = 95%

a) u kotlu:

specifična masena toplota kondenzacije grejne pare pri pritisku od 4 at.,

b) u električnom grijaču:

Ukupna para 0,96 kg/s ili 3,447 t/h.

Potrošnja vode za hlađenje pri zagrijavanju na 20°C

a) u refluks kondenzatoru:

Toplotni kapacitet vode na 20 0S

b) u frižideru za destilate:

c) u frižideru ostatka destilacije:

Ukupna voda 21,936 kg/s ili 78,97 t/h.

4.6 Određivanje prečnika mlaznica

Spajanje cijevne armature na aparat, kao i procesnih cjevovoda za dovod i ispuštanje različitih tekućih i plinovitih proizvoda, vrši se pomoću fitinga ili vodovodnih cijevi koje mogu biti odvojive i jednodijelne. U smislu održavanja, često se koriste različiti priključci (prirubnički priključci).

Čelične prirubničke nazuvice su standardizirane i predstavljaju cijevne nazuvice zavarene na njih prirubnicama ili iskovane u jednom komadu sa prirubnicama. Ovisno o debljini stijenke, razvodne cijevi fitinga su tankih i debelih stijenki, što je uzrokovano potrebom da se rupa u zidu aparata ojača razvodnom cijevi različite debljine stijenke.

Prečnici mlaznica određuju se zapreminskim protokom tečnosti Q ili pare i njihovom preporučenom brzinom w.

Snaga se dovodi u kolonu pomoću pumpe (prisilno kretanje :), uzimamo 1,5 m / s. Refluks, tečnost u kadi i tok ostatka kade gravitacijom (), uzimamo 0,3 m/s. Za pare uzimamo 30 m / s.

4.6.1 Prečnik mlaznice za ulaz u dovodni stub:

Pri temperaturi hrane = 80,1 0S nalazimo iz referentnih knjiga

Gustina snage:

0,00138 m?/Kg

720.693 kg/m2.

Volumetrijska potrošnja energije:

m/s - brzina tečnosti tokom ubrizgavanja.

d = = = 0,0513 m ili d = 51,3 mm

4.6.2 Prečnik priključka za refluks

Refluks maseni protok

Odredite gustinu NK na gornjoj temperaturi od 79 °C:.

Volumetrijski protok refluksa:

0,00068 m? / S

m/s - brzina refluksnog toka (gravitacije).

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,049 m ili d = 49 mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

4.6.3 Prečnik mlaznice za izlaz pare iz kolone

Maseni protok para:

Gustina pare:

1.595 kg/m2

Volumetrijski protok para:

1.126 m? / S

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,1994 m ili d = 199,4 mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

4.6.4 Prečnik mlaznice za povlačenje donje tečnosti iz kolone

U prvoj aproksimaciji, molarne brzine protoka pare i tečnosti se ne menjaju po visini kolone (osim napojne ploče, pošto se na nju dovodi početna smeša), budući da se tokom kondenzacije jednog mola VC od pare, jedan mol NC se ispari iz tečnosti. Ako su molarne mase NK i VK bliske, tada se maseni protok ne mijenja duž visine kolone. Inače, maseni protok tečnosti na dozirnoj posudi može biti veoma različit od brzine protoka tečnosti na dnu.

Prosječna molarna masa hrane:

= + (1-) = 0,735 46,07+ (1-0,735) 142,29 = 71,664 kg / kmol

Molarna potrošnja energije:

0,035 kmol/s

Refluks molarni protok:

0,0109 kmol/s

Molarni protok tečnosti u kadi:

0,035 + 0,0109 = 0,0459 kmol/s

Maseni protok mirne tečnosti:

0,0459 142,29 = 6,531 kg/s Gustina mirne tečnosti je približno jednaka:

88.50S.

Volumetrijski protok mirne tekućine:

0,0098 m? / S

m/s - mirna tečnost teče gravitacijom.

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,198 m ili d = 198 mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

4.6.5 Prečnik prigušnice za izlaz dna mirovanja

Volumetrijski protok PDV ostatka:

94,80C.

0,0018 m? / S

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,085 m ili d = 85 mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

4.6.6 Prečnik mlaznice za ubrizgavanje mešavine para-tečnost u kocku stuba

Maseni protok smjese para-tečnost

6,531- = 5,323 kg/s

Gustina pare:

Apsolutni pritisak na dnu kolone

Barometarski pritisak;

P je ukupni hidraulički otpor svih ploča; P = 15368,5 Pa;

Normalan pritisak, = 1 atm;

101325 + 15368,5 = 116693,5 Pa.

5.525 kg/m2

Pretpostavljamo da, u granici, cijela tečna faza isparava u kotlu.

Volumetrijski protok smjese para-tečnost (u granicama):

0,963m? / S

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,202 m ili d = 202 mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

4.6.7 Prečnik priključka za dovodni grejač

Gustina pare pri apsolutnom pritisku od 4 atm. = 2,12 kg/m2.

Volumetrijski protok pare:

0,098 m? / S

40 m / s - brzina pare.

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,056 m ili d = 56 mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

4.6.8 Prečnik priključka kotla

Volumetrijski protok pare:

0,354 m? / S

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,106 m ili d = 106 mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

4.6.9 Prečnik priključka za deflegmator

Uzimamo gustinu vode = 1000kg/m?

Volumetrijski protok vode:

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,121 m ili d = 121 mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

4.6.10 Prečnik priključka za hladnjak destilata

0,002406 m? / S

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,045 m ili d = 45 mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

4.6.11 Prečnik priključka za hladnjak

0,00217 m? / S

Prečnik prigušnice:

d = = = 0,043m ili d = 43mm

Standardni prečnik mlaznice biramo prema tabeli 10.2

5. Izbor standardnih dijelova

5.1 Veze

Spajanje cijevne armature na aparat, kao i procesnih cjevovoda za dovod i ispuštanje različitih tekućih ili plinovitih proizvoda, vrši se pomoću fitinga ili ulaznih cijevi, koje mogu biti odvojive i jednodijelne. U smislu održavanja, češće se koriste odvojivi priključci (prirubnički priključci).

Čelične prirubničke nazuvice su standardizovane i predstavljaju cevne nastavke sa prirubnicama zavarenim na njih ili iskovane u jednom komadu sa prirubnicama. Ovisno o debljini stijenke, razvodne cijevi fitinga su tankih i debelih stijenki, što je uzrokovano potrebom da se rupa u zidu aparata ojača razvodnom cijevi različite debljine stijenke.

Standardna čelična konstrukcija zavarenih prirubničkih nazuvica: zavarena ravna prirubnica i nazuvica sa tankim zidovima

Glavne dimenzije razvodnih cijevi, standardne čelične prirubničke, tankozidne armature na.

Ime
Ulazna snaga
Ulaz sluzi
Uklanjanje para iz kolone
Povlačenje donje tečnosti
Izlaz ostatka destilacije
Ulaz pare u kotao
Ulaz vode u refluks kondenzator

5.2 Podrška mašine

Ugradnja hemijskih uređaja na temelje ili posebno noseće konstrukcije izvodi se uglavnom uz pomoć nosača. Samo uređaji sa ravnim dnom se postavljaju direktno na temelje.

Ovisno o radnom položaju aparata, razlikuju se nosači za vertikalne sprave i nosači za horizontalne aparate. Vertikalni aparati se obično postavljaju ili na police kada se postavljaju dole u prostoriji, ili na viseće noge kada se aparat postavlja između podova u prostoriji ili na posebne čelične konstrukcije.

Dizajn standardnih cilindričnih nosača za čelične zavarene stubove sa vanjskim vijcima.

Nosač biramo po prečniku.

Glavne dimenzije cilindričnih nosača za stubne aparate

5.3 Prirubnice

U kemijskim uređajima za rastavljivo spajanje čeličnih tijela i pojedinih dijelova koriste se prirubnički spojevi, uglavnom okruglog oblika. Na prirubnicama se na uređaje spajaju cijevi, fitinzi itd. Prirubnički spojevi moraju biti čvrsti, čvrsti, čvrsti, dostupni za montažu, demontažu i popravku. Prirubnički priključci su standardizirani za cijevi i cijevne spojnice i posebno za uređaje.

Dizajn standardnih čeličnih ravnih zavarenih prirubnica za cijevi i cijevne spojnice

Dizajn standardnih čeličnih ravnih zavarnih prirubnica aparata sa glatkom zaptivnom površinom

Čelične ravne zavarene prirubnice za cijevi i cijevne spojnice sa spojnom ivicom na.

Ime
Ulazna snaga
Ulaz sluzi
Uklanjanje para iz kolone
Povlačenje donje tečnosti
Izlaz ostatka destilacije
Uvođenje mješavine para-tečnost u kocku kolone
Ulaz pare u električni grijač
Ulaz pare u kotao
Ulaz vode u refluks kondenzator
Ulaz vode u frižider za destilaciju
Ulaz vode u frižider ostatka destilacije

Čelične ravne zavarene prirubnice za aparate.

Dno je jedan od glavnih elemenata hemijskog aparata. Cilindrična potpuno zavarena tijela i horizontalnog i vertikalnog aparata ograničena su s obje strane dnom. Oblici dna su eliptični, poluloptasti, u obliku sfernog segmenta, konusni i cilindrični. Najčešći oblik je eliptični. Oni su proizvedeni vruće štancanje od ravnih okruglih praznih dijelova, koji se sastoje od jednog ili više dijelova, zavarenih zajedno.

Dizajn eliptičnog dna (slika 7.1, a)

Prečnik aparata je D = 1000 mm.

Dimenzije eliptičnog dna sa prirubnicom sa unutrašnjim prečnikom osnove

6. Sigurnosne mjere i opšte informacije o komponentama smjese

Oprema za proizvodnju. Opšti sigurnosni zahtjevi.

1. Materijali konstrukcije proizvodne opreme ne bi trebalo da imaju opasan i štetan uticaj na ljudski organizam pri svim navedenim režimima rada i predviđenim uslovima rada, kao i da stvaraju situacije opasne od požara i eksplozije.

2. Projektovanje proizvodne opreme mora isključiti, u svim predviđenim režimima rada, opterećenja na dijelove i montažne jedinice koja mogu uzrokovati uništenje i predstavljati opasnost za radnike.

3. Dizajn proizvodne opreme i njenih pojedinačnih delova mora isključiti mogućnost njihovog pada, prevrtanja i spontanog pomeranja.

4. Dijelovi proizvodne opreme (uključujući cjevovode hidrauličkih, parnih, pneumatskih sistema, sigurnosne ventile, kablove itd.), čija mehanička oštećenja mogu uzrokovati opasnost, moraju biti zaštićeni ogradama ili smješteni tako da se spriječi njihovo slučajno oštećenje od strane radnika ili sredstava za održavanje.

5. Proizvodna oprema mora biti otporna na vatru i eksploziju pod određenim radnim uslovima.

6. Projektovanje proizvodne opreme na električnu energiju mora da sadrži uređaje (sredstva) za obezbjeđivanje električne sigurnosti: ograđivanje, uzemljenje, uzemljenje, izolaciju dijelova pod naponom.

7. Dizajn proizvodne opreme treba da isključi opasnost uzrokovanu prskanjem toplo obrađenih i (ili) materijala i supstanci koje se koriste tokom rada.

8. Sistem upravljanja mora osigurati njegov pouzdan i siguran rad u svim određenim režimima rada proizvodne opreme i pod svim vanjskim utjecajima predviđenim uslovima rada. Kontrolni sistem mora isključiti stvaranje opasnim situacijama zbog kršenja u radu (radu) redoslijeda kontrolnih radnji.

Prilikom rada sa ispravljačkim stupom, moraju se poštovati sljedeća sigurnosna pravila:

1. Prije pokretanja kolona za destilaciju mora se pregledati, podvrgnuti testu čvrstoće pod pritiskom; provjerena je ispravnost i spremnost za rad svih pripadajućih aparata i cjevovoda, ispravnost instrumentacije, regulatora temperature i pritiska u koloni, mjerača nivoa tečnosti u donjem dijelu kolone, rektificiranih prijemnika i zaostalih kontejnera.

2. Puštanje u rad ispravljačke jedinice mora se izvršiti striktno u utvrđenom redoslijedu, koji mora biti naznačen u tehnološkim uputama.

3. Tokom rada rektifikacionih stubova potrebno je kontinuirano pratiti procesne parametre i ispravnost opreme.

4. Zimi, na otvorenim instalacijama, najmanje jednom u smjeni, potrebno je provjeriti stanje stubova, produktovoda, vodovoda, drenažnih grana na parovodima i aparatima, odvodnih vodova i sl. U tom periodu treba osigurati kontinuirano kretanje tekućine u komunikacijama (posebno s vodom) kako bi se spriječilo njihovo pucanje. Odvodni i odvodni vodovi, kao i najopasnija područja za dovod vode, alkalija i drugih ledenih tečnosti moraju biti izolovani.

5. Potrebno je osigurati da se oštećena područja toplinske izolacije ispravljačkih stubova i njihovih nosača blagovremeno saniraju. Toplotna izolacija mora biti čista, ispravna i napravljena tako da curenja ne mogu stvarati latentne tokove tekućine kroz tijelo.

6. Ukoliko se pronađu curenja u rektifikacionim stubovima, izmenjivačima toplote i drugim uređajima, potrebno je dovod vodene pare ili azota u prolaze kako bi se sprečilo moguće paljenje ili stvaranje smeša eksplozivnih koncentracija.

8. U radionicama i na otvorenim postrojenjima za ispravljanje i apsorpciju potrebno je provjeriti dostupnost primarne opreme za gašenje požara i ispravnost postojećih stacionarnih ili polustacionarnih sistema za gašenje požara.

Komponente originalne smjese.

Dekan je bezbojna zapaljiva tečnost sa slabim mirisom benzina. Dekan je nerastvorljiv u vodi, rastvorljiv u etanolu u ograničenoj meri, dobro rastvorljiv u nepolarnim rastvaračima. Tačka paljenja 47°C, temperatura samozapaljenja 208°C.

Dean pripada klasi zasićenih ugljovodonika. Hemijski najinertniji među organskim jedinjenjima, zasićeni ugljovodonici su ujedno i najjači lijekovi. U praksi je djelovanje zasićenih ugljovodonika oslabljeno njihovom zanemarljivom topljivošću u vodi i krvi, zbog čega su potrebne visoke koncentracije u zraku kako bi se stvorile opasne koncentracije u krvi. Toksično dejstvo: ima narkotički efekat zbog visoke lipofilnosti.

Maksimalna granica koncentracije dekanskih para u vazduhu radnog prostora je 300 mg/m2. U uslovima akutnog izlaganja može doći do omamljivanja, glavobolje, mučnine, povraćanja i usporavanja pulsa. U slučaju trovanja, morate se javiti

hitna pomoć. Izvesti žrtvu iz kontaminirane zone na svež vazduh, obezbediti mir.

Individualna zaštita. Pri niskim koncentracijama je pogodan

filterska industrijska gas maska ​​razreda A. Pri vrlo visokim koncentracijama - izolaciona creva gas maska ​​sa prinudnim dovodom vazduha. U slučaju dužeg kontakta - zaštita kože: rukavice,

kecelje sa nepropusnim poklopcem, moraju se koristiti maske za zaštitu očiju. Preventivne mjere. Oprema za brtvljenje i komunikacije, propisna ventilacija prostorija. Obavezno ljekarski pregledi zaposlenima jednom u 12 mjeseci u toku rada vezanog za ispuštanje dekana i drugih zasićenih ugljovodonika.

Etilni alkohol (etanol, metilkarbinol) je zapaljiva, bezbojna tečnost karakterističnog mirisa, koja se može mešati u bilo kom odnosu sa vodom i mnogim organskim rastvaračima. Tačka paljenja 13°C, tačka paljenja 365°C.

Etanol se koristi za sintezu mnogih organskih jedinjenja, za proizvodnju SC metodom Lebedev, u industriji alkoholnih pića i pivarstva, kao rastvarač za lakove, za ekstrakciju itd.

Maksimalna dozvoljena koncentracija para etil alkohola u vazduhu radnog prostora je 1000 mg/m2. Opća priroda djelovanja: lijek koji prvo izaziva uzbuđenje, a zatim paralizu centralnog nervnog sistema. U ljudskom tijelu etanol se pretvara u acetaldehid i octenu kiselinu, što dovodi do toksičnog oštećenja svih organa i tkiva. Uz produženo izlaganje velikim dozama, može izazvati teška organska oboljenja nervnog sistema, jetre, kardiovaskularnog sistema, probavnog trakta. ... Akutno trovanje parama etilnog alkohola na radu (bez gutanja) je praktično malo vjerovatno, čak i pod pretpostavkom da sav udahnuti alkohol ostane u tijelu. Slučajevi hroničnog trovanja parama etilnog alkohola nisu poznati.

Etanol u svom čistom obliku uzrokuje suvu kožu kod radnika, povremeno pucanje.

Znakovi trovanja: emocionalna nestabilnost, poremećena koordinacija pokreta, crvenilo kože lica, mučnina i povraćanje, depresija disanja i poremećaj svijesti (u težim slučajevima).

U slučaju trovanja etil alkoholom, morate pozvati hitnu pomoć medicinsku njegu... Ako je žrtva pri svijesti, ali ima jaku slabost, letargiju, pospanost, tada mu prije dolaska liječnika možete dati pomirisati pamučni štapić navlažen amonijakom i isprati želudac. Za ispiranje želuca potrebno je popiti 1-1,5 litara vode sa dodatkom sode bikarbone (1 kašičica sode na 1 litar vode), nakon čega treba izazvati gag refleks. Postupak možete ponoviti nekoliko puta. Zatim žrtvu treba zagrijati, jer alkohol dovodi do širenja površinskih žila kože, a to doprinosi brzo hlađenje organizam. Preporučuje se da popije jak čaj ili kafu. U prisustvu tabletiranog aktivnog ugljena, žrtvi možete dati do 20 tableta.

Individualna zaštita. Temeljna zaštita disajnih organa. Upotreba filterske industrijske gas maske marke A. Zaštita kože (kombinezon, zaštitne rukavice) i očiju (maske, zaštitne naočale).

Preventivne mjere: plombiranje opreme i komunikacija, nedostupnost etilnog alkohola, terenski rad, propisna ventilacija prostorija.

Mere zaštite od požara. Komponente početne smeše (dekan, etil alkohol) su zapaljive tečnosti. Rezervoari, oprema za obradu, cevovodi i uređaji za istovar koji su povezani sa prijemom, skladištenjem i kretanjem etil alkohola, dekan moraju biti zaštićeni od statički elektricitet... Električna oprema mora biti otporna na eksploziju. Sredstva za gašenje: pijesak, azbestni pokrivač, aparati za gašenje požara ugljičnim dioksidom. ...

7. Spisak korišćene literature

1. Kogan V.E., Fridman V.M., Kafarov V.V. Ravnoteža između tečnosti i pare. Imenik. Book. 1-2. M .; L.: Nauka, 1966.-786 str.

2. Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Primjeri i zadaci za PAHT kurs. L.: Hemija, 1987 - 576 str.

3. Ramm V.M. Apsorpcija gasa. M.: Hemija, 1976.-655 str.

4. Proračun glavnih procesa i aparata prerade nafte / Ed. Sudakov. Imenik. M.: Hemija, 1979.-568 str.

5. Osnovni procesi i uređaji hemijske tehnologije / Ed. Yu.I. Dytnersky. Vodič za dizajn. M.: Hemija, 1991-496s.

6. Aleksandrov I.A. Rektifikacioni i apsorpcioni aparati. M.: Hemija, 1978.-280 str.

7. Priručnik hemičara. Tom II Osnovna svojstva neorganskih i organskih jedinjenja. L., M.: Hemija, 1964.-1168 str.

8. Vargaftik N.B. Priručnik o termofizičkim svojstvima gasova i tečnosti. Moskva: Nauka, 1972-720.

9. Tipični kolonski aparat: priručnik, Kazanj, 1982.-20 str.

10. Uryadov V.G., Aristov N.V., Kurdyukov A.I. Odnos "struktura-svojstvo". dio IV. Topološki pristup opisu površinskog napona organskih jedinjenja., 2002.-77 str.

11. Lashchinsky A.A. Izrada zavarenih hemijskih uređaja. Imenik. L.: Mashinostroenie, 1981.-382 str.

12. Skoblo A.I., Tregubova I.A., Molokanov Yu.K. Procesi i aparati prerade nafte i nafte hemijska industrija.M.: Hemija, 1982.-584

13. Štetne materije u industriji. Imenik. T I Organske supstance / Ed. N.V. Lazarev. L.: Hemija, 1976-538s.

14. Lashchinsky A.A., Tolchinsky A.R. Osnove projektovanja i proračuna hemijske opreme. Imenik. L.: Mašinstvo, 1970-752.

15. VNE 5-79 PPBO - 103 -79 Pravila zaštite od požara za rad preduzeća hemijske industrije, 322 str.

16. Priručnik petrohemičara, tom 1./ Ed. Ogorodnikova S.K. Moskva: 1978 - 496 str.

Objavljeno na Allbest.ru

Slični dokumenti

Određivanje brzine pare i prečnika kolone, broja tacni i visine kolone. Hidraulički proračun ploča. Toplotni proračun stuba. Izbor dizajna izmjenjivača topline. Određivanje koeficijenta prijenosa topline za vodu. Proračun hladnjaka za destilat.

seminarski rad dodan 01.07.2016


Proračun kontinualne destilacijske kolone za odvajanje binarne mješavine aceton-voda. Materijalni bilans stuba. Brzina pare i prečnik stuba. Hidraulički proračun tacni, određivanje njihovog broja i visine stuba. Toplotni proračun instalacije.

seminarski rad dodan 05.02.2011


Rektifikacija kao način odvajanja tekućih smjesa u industriji. Određivanje dimenzija stuba. Hidraulički proračun ploča i kockastog pritiska. Proračun pumpe, grijača sirovine, povratnog kondenzatora i kotla. Toplotna i materijalna ravnoteža stuba.

seminarski rad, dodan 07.02.2015


Materijalni bilans kolone i radni omjer refluksa. Prosječni maseni protok tekućine za vrh i dno kolone. Volumetrijski protok pare i tečnosti. Hidraulički proračun destilacijske kolone. Toplotni proračun instalacije i okova.

seminarski rad dodan 04.05.2015


Karakteristike procesa rektifikacije. Tehnološki sistem rektifikaciona jedinica za odvajanje smeše heksan-toluen. Materijalni bilans stuba. Hidraulički proračun ploča. Određivanje broja tacni i visine stuba. Toplotni proračun instalacije.

seminarski rad dodan 17.12.2014


Periodična rektifikacija binarnih mješavina. Kontinuirano rade rektifikacijska postrojenja za odvajanje binarnih smjesa. Proračun hladnjaka destilacionog ostatka, visine plinsko-tečnog sloja tekućine. Određivanje brzine pare i prečnika stuba.

seminarski rad, dodan 20.08.2011


Određivanje brzine pare i proračun prečnika destilacione kolone. Konstrukcija krivulja izobara pare i tečnosti, zavisnost dijagrama zasićenih para od temperature, konstrukcija izobara. Proračun kondenzatora-hladnjača, prečnika armature i kotla.

seminarski rad dodan 25.09.2015


Kolona za kontinualnu destilaciju sa sitama, proračun materijalnog bilansa. Destilat, PDV ostatak i molarna količina hrane. Hidraulički proračun ploča. Broj ploča i visina stuba. Dužina puta tečnosti na tacni.

test, dodano 15.03.2009


Tehnološke osnove procesa rektifikacije, njegove faze i principi. Određivanje minimalnog broja tacni, omjera refluksa i prečnika kolone. Toplotni i konstruktivno-mehanički proračun instalacije. Proračun toplinske izolacije. Automatizacija procesa.

seminarski rad, dodan 16.12.2015


Materijalni bilans procesa rektifikacije. Proračun omjera refluksa, brzine pare i prečnika kolone. Toplotni proračun rektifikacije stuba. Proračun opreme: bojler, refluks kondenzator, frižideri, grijač. Proračun prečnika cjevovoda.

Pitanje broj 1. Proračun debljine stijenke cilindrične ljuske koja radi pod unutrašnjim pritiskom.

Nije potrebno izvršiti proračun čvrstoće za uvjete ispitivanja ako je projektni tlak u uvjetima ispitivanja manji od projektnog tlaka u uslove rada pomnoženo sa 1,35 [ 20] / [].

Pitanje broj 2. Proračun debljine poklopca i dna. Njihove vrste.

Dno, kao i školjke, jedan su od glavnih elemenata tehnoloških uređaja. Cilindrična potpuno zavarena tijela i horizontalnog i vertikalnog aparata ograničena su s obje strane dnom. Dno je trajno povezano sa školjkom.

Oblik dna je eliptičan, poluloptast, u obliku sfernog segmenta, kupast, ravan i torisferičan. Dostupna su konusna i ravna dna sa prirubnicom na cilindru i bez prirubnica, a eliptična - samo sa prirubnicom.

Najčešći oblik dna kod zavarenih tehnoloških uređaja je eliptični sa prirubnicom na cilindru.

Glave sa spoljnim prečnikom baze koriste se za tela od cevi, a one sa unutrašnjim prečnikom baze koriste se za tela valjana od limova.

Proračun eliptičnog dna koji radi pod unutrašnjim pritiskom sastoji se u određivanju projektne debljine stijenke S.

Proračun se vrši ovisno o vrijednosti omjera vodećih parametara: gdje je dopušteno vlačno naprezanje za materijal dna, unutrašnji nadtlak, koeficijent slabljenja dna zavarom ili neojačanim rupama.

Proračun dna je moguć kako po unutrašnjem prečniku baze tako i po vanjskom. Prilikom izračunavanja po prečniku, nominalna debljina zida određuje se po formuli, mm:

U ovom slučaju, omjer definirajućih parametara trebao bi biti:

Ako je omjer veći ili jednak 25, debljina stijenke se dobija po formuli: gdje je unutrašnji polumjer zakrivljenosti na vrhu dna, m.

Ovdje su dubine izbočine, m.

Prilikom izračunavanja po prečniku, bez obzira na omjer definirajućih parametara, vanjski polumjer zakrivljenosti na vrhu dna, m. Ovdje je dubina izbočine, m.

Za standardna dna i stoga.

Debljina stijenke se određuje po formuli: gdje je ukupni porast na izračunatu debljinu ljuske, mm,

Količina u opšti pogled određuje se formulom gde je dodatak za koroziju ili drugu vrstu hemijskog dejstva radnog medija na materijal, mm, povećanje za eroziju ili drugu vrstu mehaničkog dejstva medija na materijal, mm, dodatno povećanje za tehnološke i razmatranja ugradnje, mm, povećanje za okolinu veličine na najbližu veličinu prema asortimanu, mm.

Za razliku od dna, koji su trajno povezani sa školjkom karoserije, poklopci su odvojive jedinice ili dijelovi aparata koji hermetički zatvaraju tijelo. Poklopci u aparatu se koriste za praktičnost sklapanja, pregleda i popravke sklopova aparata.

Položaj poklopaca u aparatu može biti odozgo, odozdo i sa strane. Poklopci su okrugli, pravokutni i oblikovanog oblika. Najrasprostranjeniji su okrugli poklopci, jer su tehnološki napredniji u proizvodnji.

Okrugli poklopci su uglavnom poluloptasta ili eliptična dna sa prirubnicom zavarenom za njih. Ista prirubnica je zavarena na tijelo uređaja. Za pričvršćivanje poklopca na tijelo koriste se vijci ili igle čija veličina i broj moraju biti dovoljni da obezbijede potrebnu silu stezanja i zategnutost aparata tokom rada i ispitivanja.

Debljina zida poklopca izračunava se na isti način kao i debljina zida dna.

Pitanje broj 3. Proračun debljina stijenki školjki koje rade pod vanjskim pritiskom.

Debljina zida određuje se formulom:

gdje je c - povećanje koje se sastoji od: c 1 - povećanja korozije; sa 2 - povećanje minus tolerancije; sa 3 - tehnološko povećanje.

Koeficijent K 2 = f (K 1; K 3) se određuje iz izračunatog nomograma, u zavisnosti od vrednosti koeficijenata K 1 i K 3:

Dozvoljeni vanjski pritisak određuje se formulom:

gdje je dozvoljeni pritisak iz stanja čvrstoće određen formulom:

Dozvoljeni pritisak iz uslova stabilnosti unutar elastičnog opsega određuje se formulom:

Procijenjena dužina školjke odabire se ovisno o njegovoj konfiguraciji.

Koristeći izračunati nomogram, mogu se odrediti s R, [p] i l.

Dobivenu vrijednost debljine zida treba provjeriti prema formuli [p].

Pitanje broj 4. Parametri za proračun prirubničkih spojeva.

Prirubnica - spojni dio cijevi, rezervoara, osovina itd., Izveden, u pravilu, u jednom komadu s glavnim dijelom; obično ravan prsten ili disk s rupama za vijke ili klinove. Pruža nepropusnost i/ili čvrstoću veze.

Uz pomoć prirubnica, sve vrste poklopaca, cijevi se spajaju na uređaje, a kompozitna tijela su međusobno povezana.

Prirubnice su čvrste i slobodne.

Jednodijelne prirubnice su jednodijelne sa spojenim dijelovima (zavarene, livene) i koriste se pri niskim i srednjim pritiscima medija u aparatu. Labave prirubnice preporučljivo je koristiti kada je potrebna nezavisna koordinacija (u ravnini prirubnica) dijelova koji se spajaju duž rupa za vijke, kao i kada je potrebno imati prirubnice od materijala koji je jači od dijelova za spajanje. biti povezan.

Prilikom projektovanja i proračuna prirubničkog spoja navodi se sljedeće:

1 materijal konstrukcije za prirubnice i zavrtnje (svornjake),

2 pritisak,

3 unutrašnji prečnik veze,

4 debljina zida aparata.

Odabire se dizajn i materijal odstojnika, te se određuje širina odstojnika. Vrsta prirubničkog spoja odabire se ovisno o tlaku i temperaturi medija u aparatu.

Ako je moguće, odabire se standardna prirubnica, ne postoji standardna prirubnica sa potrebnim parametrima, tada se izračunava prirubnički spoj.

1 Pronađite izračunate vrijednosti:

1.1 manja debljina konusne čahure prirubnice,

1.2 odnos veće debljine čahure prirubnice prema manjoj,

1.3 velika debljina rukavca prirubnice,

1,4 dužine prirubnice za sučeono zavarene.

2 Odaberite prečnik vijaka (svornjaka).

3 Pronađite prečnik kruga vijka.

4 Pronađite vanjski prečnik prirubnice.

5 Pronađite vanjski prečnik brtve.

6 Pronađite prosječni prečnik brtve.

7 Pronađite efektivnu širinu odstojnika.

8 Pronađite približan broj vijaka (svornjaka).

Pitanje broj 5.Određivanje geometrijskih parametara prirubničkih spojeva.

U hemijskoj industriji uglavnom se koriste sljedeće vrste prirubnica za cijevi, cijevne spojnice i aparate: čelični ravno zavareni na tijelo i čelični sučeono zavareni (sl. 1.2).

Prilikom projektovanja aparata treba koristiti standardne i normalizovane prirubnice. Takve prirubnice se proizvode zasebno za ventile i cjevovode D y do 800 mm i za uključene uređaje D y od 400 mm i više. Proračun prirubničkih spojeva vrši se u slučajevima kada nije moguće koristiti normalizirane prirubnice zbog nedostatka prirubnica potrebnih parametara.

Proračun prirubničkog spoja zahtijeva izračunavanje sljedećih izračunatih vrijednosti:

Manja debljina čahure konusne prirubnice

Odnos veće debljine čahure prirubnice prema manjoj za sučeono zavarene prirubnice i vijke bira se prema rasporedu, za ravno zavarene prirubnice;

Za ravne zavarene prirubnice su prihvatljive deblje čahure prirubnica;

Visine rukava prirubnice zavarene sučeono.

Osim toga, određuju:

Ekvivalentna debljina čahure prirubnice

za ravno zavarene prirubnice;

Prečnik kruga vijka, m:

a) za sučeono zavarene prirubnice

b) za zavarene ravne prirubnice

Spoljni prečnik prirubnice, gde a - vrijednost ovisno o vrsti i veličini matice, m; - prečnik vijka, m; veličina se uzima kao višekratnik od 10 ili 5 mm;

Vanjski promjer brtve, gdje se vrijednost odabire ovisno o promjeru vijaka i vrsti brtve;

Prosječni prečnik trake, gdje je širina trake;

Efektivna širina polaganja, m:

a) za ravne zaptivke:

At ,, at;

b) za zaptivke osmougaonog i ovalnog presjeka:

Približan broj vijaka (svornjaka)

Gdje je korak zavrtnja, m. Konačan broj vijaka se određuje kao najbliži veći višekratnik od četiri;

Približna debljina prirubnice

Gdje se određuje prema rasporedu.

Pitanje broj 6. Učvršćivanje rupa u zidovima aparata. Proračun armature rupa.

Potrebni otvori za okove i otvore u zidovima karoserije, poklopcu, dnu zavarenog aparata oslabljuju zidove, pa se većina njih ojačava. Na sl. 1.7 prikazani su tipični projekti armiranja rupa u zidovima zavarenih uređaja. Najracionalnije i stoga poželjnije je jačanje cijevi mlaznice (slika 1.7, vrste a i b). Dolje opisana tehnika za ojačavanje pojedinačnih rupa u zidovima uređaja od plastičnih materijala koji rade pod statičkim opterećenjima primjenjuje se pod sljedećim uvjetima:

1 za okrugle rupe u zidovima cilindričnih školjki i sfernih i eliptičnih glava

2 za okrugle rupe u zidovima konusnih školjki i dna , gdje je α polovina ugla na vrhu konusa; ostali parametri na sl. 1.7;

3 za ovalne rupe gdje su dužine manje i veće osi ovalnog otvora. Prilikom izračunavanja armature ovalnih rupa koristi se parametar d - dužina glavne ose ovalnog otvora, tj. d=

Rupa se smatra pojedinačnom ako rupa koja joj je najbliža ne utiče na nju, što je moguće kada rastojanje između centralnih osa odgovarajuće prigušnice zadovoljava uslov gde je A D - razmak između osi armature, m; d 1, d 2 - unutrašnji prečnici prve i druge mlaznice, m; S w1, S w2 - debljina zida prvog i drugog okova, m.

Rice. 1.7. Proračunski dijagrami za različite strukture armature rupa u zidovima aparata koji rade pod statičkim opterećenjima: a- armatura sa jednostranim okovom; b- obostrani spoj; v- jednostrani spoj i poklopac; g - dvostrani spoj i dva preklopa; d- prirubnica i spoj; e- lug

Ako je udaljenost A između dvije susjedne rupe će biti manje A D , tada se proračun utvrđenja može izvršiti na isti način kao za jednu rupu sa uslovnim prečnikom, gde je C konstruktivno povećanje, m.

Najveći dozvoljeni prečnik d D , m, jedna rupa u zidu, koja ne zahtijeva dodatno ojačanje, određena je formulom gdje S" - nominalna projektovana debljina zida tela aparata bez konstruktivnog povećanja i pri ϕ w = 1, m; ϕ je koeficijent čvrstoće zavarenog šava.

Ako je promjer rupe , tada nije potrebno ojačanje rupe (i, shodno tome, daljnji proračun). Ako , tada je potrebno odabrati vrstu armature i ispuniti dolje navedene uslove za nju.

U slučaju zavarivanja spoja ili cijevi na zid aparata prema dijagramima a i b na pirinač. 1.7 (najčešći slučaj u dizajnu) ojačanje rupe ovim okovom je dovoljno ako su ispunjeni sljedeći uvjeti:

sa jednostranom montažom (šema a)

sa dvostranim okovom (dijagram b)

gdje je nominalna projektna debljina stijenke mlaznice (bez inkremenata i pri ϕ = 1), m.

Ako uslovi (1), (2) nisu ispunjeni potrebno je u spoj uvesti dodatna pojačanja u vidu lokalnog zadebljanja zida mlaznice, lokalnog zadebljanja zida koji treba ojačati ili preklapanja. Na osnovu racionalnog zavarivanja, ne preporučuje se povećanje debljine zida mlaznice koja učestvuje u ojačanju na više od 2 S.

Prilikom pojačanja rupe prvo sa okovom i pokrovnom pločom; 1. debljina zida se ne povećava, već debljina armaturne podloge S N uzeti jednaku debljini zida S.

Jačanje se u ovom slučaju vrši pod uslovima:

Za šemu v(sl. 1.7)

za šemu G (4)

Ako uslovi (3) ili (4) nisu ispunjeni, potrebno je povećati debljinu zida okova S W (do S W< 2S), либо тол­щину накладки S H (u istim granicama) ili oboje dok se ne ispune navedeni uslovi.

Prilikom zavarivanja mlaznice ili cijevi na zid s prirubnicom prema shemi d(Sl. 1.7) dovoljno je ojačanje rupa sa prirubnicom i okovom ako je uslov ispunjen

Treba imati na umu da debljina prirubnice S 6 iz tehnoloških razloga ne može biti veća od 0,85, što ograničava upotrebu ovakvih ojačanja.

Jačanje rupa s gazom prema shemi e(Sl. 1.7) je dovoljno ako je uslov

Širina podloge b H (ili ušice) se izračunava po formuli

Pitanje broj 7. Vrste nosača aparata. Karakteristike proračuna nosača aparata.

Instalacija uređaja na temeljima izvodi se uglavnom uz pomoć nosača. Direktno na temelje postavljaju se samo mašine sa ravnim dnom, namenjene uglavnom za rad pod opterećenjem.

Ovisno o radnom položaju aparata, razlikuju se nosači za vertikalne sprave i nosači za horizontalne aparate.

Prilikom ugradnje vertikalnih jedinica na otvoreni prostor kada je odnos visine oslonca i prečnika aparata , Preporučuje se upotreba cilindričnih ili konusnih nosača (sl. 1, a, b) visina H" ne manje od 600 mm. Za uređaje sa eliptičnim dnom postavljenim na temelj u zatvorenom prostoru, kao i za H/ D<5 preporučuje se korištenje nosača prikazanih na sl. 1.11, v. Kada su uređaji okačeni između podova ili kada su postavljeni na posebne noseće konstrukcije, koriste se šape (slika 1, d). Nosači za horizontalne cilindrične aparate mogu se ukloniti (sl. 1, d, lijevo) ili čvrsto povezan sa uređajem (slika 1.5, desno).

Rice. 1 Vrste nosača uređaja:

a- cilindrični nosač; b- konusni nosač; v- stalci; gl - šape;

d- oslonac za sedlo

Broj nosača sedla (sl. 1, e) treba biti najmanje 2. U ovom slučaju, jedan nosač treba biti fiksiran, a ostatak - pokretni. Razmak između fiksnog i pokretnog nosača bira se tako da temperaturno izduženje aparata između susjednih nosača ne prelazi 35 mm.

Prilikom izračunavanja šapa određuju se dimenzije rebara. Odnos prepusta rebra i njegove visine l/ h(Sl. 1, d) preporučuje se da se uzme jednak 0,5. Debljina rebra je određena formulom , gdje je G max - maksimalna težina aparata, MN (obično se javlja tokom hidrotestiranja); n - broj šapa; Z- broj rebara u jednoj šapi (jedno ili dva); l- domet podrške, m; [σ] - dozvoljeno tlačno naprezanje (može se uzeti jednakim 100 MPa); koeficijent K se u početku uzima jednakim 0,6, a zatim se rafinira prema rasporedu.

Čvrstoća zavarenih šavova mora zadovoljiti uslov , gdje je L w - ukupna dužina zavarenih šavova, m; h u - krak zavara, m (obično h w = 0,008 m); [τ] w je dopušteni posmični napon materijala šava, MPa ([τ] w ≈ 80 MPa).

Proračun nosača sedla (Sl. 1.5) svodi se uglavnom na izbor broja nosača i provjeru potrebe za ugradnjom (zavarivanjem) obloge na aparat ispod noseće površine nosača. U hemijskoj industriji obično se ugrađuju 2-3 nosača. Razmotrite proračun uređaja sa dva nosača sedla:

Rice. 1.2. Projektna opterećenja u horizontalnim aparatima montiranim na dva nosača sedla

moment savijanja u presjeku iznad zavarenog sedlastog nosača u slučaju njegovog klizanja po potpornoj ploči, gdje su maksimalna i minimalna visina potpornih rebara.

Čvrstoća zida aparata od kombinovanog delovanja unutrašnjeg pritiska R a savijanje od reakcije oslonaca provjerava se u dva odjeljka:

u sredini raspona

preko podrške

pri čemu je koeficijent za školjke koje nisu ojačane prstenovima za ukrućenje u potpornom dijelu, određen iz grafikona, ovisno o kutu omotača aparata oko nosača sedla b; prilikom ugradnje prstenova za ukrućenje u školjke u potpornom dijelu aparata; S - debljina zida aparata, m; C - konstruktivno povećanje, m; [b] -dozvoljeno naprezanje za materijal tijela aparata, MPa

Ako na sredini raspona i iznad oslonca nije ispunjen uvjet čvrstoće, potrebno je ugraditi tri oslonca, odnosno ugraditi (zavariti) preklop na aparat ispod potporne površine oslonca. Debljina jastučića se obično uzima jednakom debljini zida tijela aparata.

Proračun cilindričnih i konusnih potpornih školjki za aparate, postavljeni na otvorenom, izvode se uzimajući u obzir zajedničko djelovanje aksijalnog opterećenja (gravitacija aparata, okolina i vanjski uređaji na njemu - cjevovodi, platforme, stepenice, izolacija itd.), momenti savijanja od vjetra i ekscentra opterećenja, kao i uzimanje u obzir seizmičkog uticaja za područja sa seizmičnošću većom od 7 poena (na skali od 12 tačaka). Svi stubni uređaji postavljeni na otvorenom prostoru podliježu proračunu opterećenja vjetrom ako je njihova visina H> 10 m i, kao i N< 10 m, ali H>D min , gdje je D min najmanji od vanjskih promjera aparata.

Rice. 1.17. Shema dizajna aparata

Prilikom proračuna momenata savijanja od opterećenja vjetrom, projektna shema uređaja koristi se u obliku konzolne elastične pričvrsne šipke (slika 1.17). Uređaj je podijeljen na sekcije po visini iu svim slučajevima po visini dijela h z < 10 m. Smatra se da je težina svake sekcije, G, koncentrisana na sredini sekcije. Opterećenje vjetrom zamjenjuje se koncentrisanim silama P i djeluju horizontalno i nanose se na sredinu sekcija. Seizmičke sile se također primjenjuju horizontalno na sredini presjeka.

Proračun nosača za horizontalne stubove aparata izvršite u sledećem redosledu.

Određivanje perioda prirodnih oscilacija aparata.

Određivanje momenta savijanja zbog opterećenja vjetrom.

Proračun seizmičkih efekata. Svi vertikalni uređaji instalirani u područjima sa seizmičnošću od najmanje 7 bodova (na skali od 12 tačaka) podliježu proračunu, bez obzira na to gdje se nalaze: u zatvorenom ili na otvorenom.

Proračun cilindričnih i konusnih nosača za stubne aparate izložene vjetru i seizmičkim opterećenjima.

Pitanje broj 8.Određivanje vrsta zaptivki tokom prirubnički priključci

Zaptivke za zaptivanje prirubničkih spojeva.

Za brtvljenje u prirubničkim spojevima koristite zaptivke:

nemetalne, azbestno-metalne i kombinovane na spojnoj ivici prirubnica;

nemetalne i azbestno-metalne u zaptivanje izbočine-šupljine;

nemetalni i azbestno-metalni šiljasti žljeb u zaptivkama za sredine sa visokom penetracijom (vodonik, helijum, laki naftni proizvodi, tečni gasovi);

metalni ravni žljeb za šiljke u brtvi;

metalni ovalni i osmougaoni profili.

Sve zaptivke su standardizirane, pa se njihov odabir vrši metodom odabira sa liste zaptivki u tabeli GOST 15180-70.

Izbor zaptivki

Obturacija (brtvljenje fiksnih odvojivih spojeva) se postiže kompresijom određenom silom, čime se osigurava nepropusnost zaptivnih površina direktno jedna na drugu ili pomoću zaptivača od mekšeg materijala koji se nalaze između njih.

Najrasprostranjenija je obturacija brtve koja se koristi u priključcima niskog, srednjeg i visokog pritiska, kao i u vakuumu:

Neobložena obturacija se koristi za male prečnike spojenih elemenata i visoke pritiske.

Zaptivanje brtve, ako je potrebno višestruko rastavljanje spoja (bez mijenjanja zaptivki), zahtijeva zaptivke od visoko elastičnih materijala: guma, koža.

Nekoliko demontaža omogućava zaptivke od paronita, fluoroplasta, kombinovanog metala sa mekim punilom.

Jednostruke zaptivke su izrađene od kartona, azbestnog kartona.

Oblik pečata kod svih vrsta obturacije je prstenasti, ali je ponekad pravougaonog oblika i oblika.

Pitanje broj 9. Redoslijed izračunavanja apsorpcione kolone.

Apsorpcija je proces apsorpcije gasa tečnim apsorberom, u kojem je gas rastvorljiv na ovaj ili onaj stepen. Obrnuti proces - odvajanje otopljenog plina iz otopine - naziva se desorpcija.

Kao početni podaci postavljaju se sljedeće vrijednosti:

1. Volumetrijski protok ulazne gasne faze u kolonu: Vg Nm 3 / h

3. Stopa oporavka: α%

4. Početni sadržaj apsorbirane komponente u masenom udjelu upijanja: x int%

5. Konačni sadržaj apsorbirane komponente u masenom udjelu upijanja x vk%

6. Ulazna temperatura gasna mešavina u kolonu t S

7. Pritisak u koloni P Pa

Kao rezultat proračuna određuju se: La, Dk, Nobshch, ΔRt, Nmt.

Proračun apsorpcionih stubova vrši se u sledećem redosledu:

1. Početna relativna molarna koncentracija apsorbovane komponente gasne faze na ulazu u apsorber

2. Konačna relativna molarna koncentracija apsorbovane komponente gasne faze na izlazu iz apsorbera

1.5 Određivanje osnovnih geometrijskih dimenzija destilacijske kolone

Brzina pare mora biti ispod određene granične vrijednosti ω pre, pri kojoj prskanje počinje. Za ploče sita.

Grafikom se određuje granična vrijednost brzine pare ω prije.

Uzimamo rastojanje između ploča H = 0,3 m, jer

,

,

dakle, za vrh stuba, m/s, za dno stuba, m/s. Zamjenom podataka u (1.25) dobijamo:

Prečnik stuba D k određuje se u zavisnosti od brzine i količine para koje se diže uz stub:

, (1.26)

Tada je prečnik stuba:

Brzina pare u koloni:

Odabir ploče tipa TSB-II

Prečnik rupe d 0 = 4 mm.

Visina odvodne pregrade h p = 40 mm.

Aparat za kolonu D k = 1600 mm - unutrašnji prečnik stuba

F k = 2,0 m 2 - površina presjek kolone

Proračun visine stuba

Visinu stuba diska određujemo prema jednadžbi:

H 1 = (n-1) H - visina diskastog dijela stuba;

h 1 - visina separatora stuba mm., h 1 = 1000 mm prema tabeli 2;

h 2 - rastojanje od donje ploče do dna, mm., h 2 = 2000 mm stol2;

n je broj ploča;

H je rastojanje između ploča.

Da bismo odredili visinu dela tacne stuba, koristićemo stvarni broj tacni izračunat u paragrafu 1.4:

Prema izrazu (1.27), visina stuba je jednaka:

H k = 4,5 + 1,0 + 2,0 = 7,5 m.

1.6 Proračun hidrauličkog otpora žice

Proračun hidrauličkog otpora ploče u gornjem i donjem dijelu stupa

gdje je otpor suhe ploče, Pa; - otpor silama površinskog napona, Pa; - otpor sloja para-tečnost na ploči, Pa.

a) Vrh kolone.

Otpornost na suhu ploču

(1.29)

gdje je ξ koeficijent otpora suhih tacni, za sito tacne ξ = 1,82;

ω 0 - brzina pare u otvorima na tacni:

, (1.30)

Gustina tečnosti i gasa se definiše kao prosečna gustina tečnosti i gasa u gornjem i donjem delu stuba, respektivno:

, (1.31)

kg/m 3.

Dakle, hidraulički otpor suhe ploče:

Pa.

Otpor zbog sila površinskog napona

gdje je σ = 20 * 10 -3 N / m površinski napon tekućine; d 0 = 0,004 m - ekvivalentni prečnik proreza.

Pa.

Otpor sloja gas-tečnost uzima se jednakim:

gdje je h pzh visina sloja para-tečnost, m; ; k je odnos gustine pene i gustine čiste tečnosti, uzimamo k = 0,5; h je visina nivoa tečnosti iznad odvodnog praga, m. Prema tabeli 3, h = 0,01 m.

Zamjenom dobijenih vrijednosti dobijamo hidraulički otpor:

Otpor svih ploča u koloni:

gdje je n broj ploča.

Zatim: 2.2 Hidraulički proračun nabijenog stupa aparata bor brzine radne pare određen je brojnim faktorima i obično se izvodi pomoću tehničkog i ekonomskog proračuna za svaki konkretan proces. Za kolone za destilaciju koje rade u filmskom režimu pri atmosferskom pritisku, radna brzina se može uzeti 20% niža od stope plavljenja: (26) gdje je ...

Uglavnom se koriste za rektificiranje alkohola i tekućeg zraka (postrojenja za kisik). Za povećanje efikasnosti u posudama za sito (kao u posudama s mjehurićima) stvaraju duži kontakt između tekućine i pare. 2. Teorijske osnove za proračun destilacionih kolona tipa disk Postoje dvije glavne metode za analizu rada i proračuna destilacionih kolona: grafičko-analitička (...

Prije ili kasnije, gotovo svaki ljubitelj domaćeg alkohola razmišlja o kupovini ili izradi rektifikacijskog stupa (RK) - uređaja za proizvodnju čistog alkohola. Morate početi sa sveobuhvatnim proračunom osnovnih parametara: snage, visine, promjera bočne stijenke, zapremine kocke, itd. Ove informacije će biti korisne kako za one koji žele napraviti sve elemente vlastitim rukama, tako i za one koji će kupiti gotovi stup za ispravljanje (to će pomoći da se napravi izbor i provjeri prodavač). Bez utjecaja na karakteristike dizajna pojedinih jedinica, razmotrit ćemo opšti principi izgradnja uravnoteženog sistema za ispravljanje kod kuće.

Šema rada kolone

Karakteristike cijevi (ladica) i mlaznica

Materijal. Cijev u velikoj mjeri određuje parametre rektifikacijskog stupa i zahtjeve za sve jedinice aparata. Materijal za izradu bočne strane fioke je hrom-nikl nerđajući čelik - "hrana" nerđajući čelik.

Zbog svoje hemijske neutralnosti, nerđajući čelik za hranu ne utiče na sastav proizvoda, što je potrebno. Sirova šećerna kaša ili otpad od destilacije ("glave" i "repovi") destiliraju se u alkohol, tako da je glavna svrha rektifikacije maksimizirati pročišćavanje izlaznog otvora od nečistoća, a ne mijenjati organoleptička svojstva alkohola u jednom smjeru ili drugi. Neprikladno je koristiti bakar u klasičnim rektifikacionim stupovima, jer se ovaj materijal malo mijenja hemijski sastav piće i pogodno je za proizvodnju destilatora (konvencionalni aparat za mjesečni aparat) ili pivske kolone (poseban slučaj rektifikacije).

Rastavljena stubna cijev sa ugrađenim pakovanjem u jednoj od bočnih stijenki

Debljina. Ladica je izrađena od inox cijevi debljine stijenke 1-1,5 mm. Deblji zid nije potreban, jer će to povećati cijenu i težinu konstrukcije bez dobivanja prednosti.

Parametri mlaznice. Nije korektno govoriti o karakteristikama kolone bez vezivanja za pakovanje. Prilikom ispravljanja kod kuće koriste se mlaznice s površinom kontakta od 1,5 do 4 četvorna metra. m / litar. S povećanjem površine kontaktne površine, povećava se i kapacitet odvajanja, ali se produktivnost smanjuje. Smanjenje površine dovodi do smanjenja sposobnosti odvajanja i jačanja.

Produktivnost kolone se u početku povećava, ali zatim, kako bi održao snagu izlaza, operater je prisiljen smanjiti brzinu polijetanja. To znači da postoji određena optimalna veličina pakovanja, koja zavisi od prečnika kolone i koja će vam omogućiti da postignete najbolju kombinaciju parametara.

Dimenzije spiralno-prizmatičnog pakovanja (SPN) treba da budu približno 12-15 puta manje od unutrašnjeg prečnika stuba. Za cijev prečnika 50 mm - 3,5x3,5x0,25 mm, za 40 - 3x3x0,25 mm, a za 32 i 28 - 2x2x0,25 mm.

Ovisno o zadacima, preporučljivo je koristiti različite dodatke. Na primjer, pri dobivanju obogaćenih destilata često se koriste bakreni prstenovi promjera i visine 10 mm. Jasno je da u ovom slučaju nije cilj odvajanje i jačanje sposobnosti sistema, već sasvim drugačiji kriterijum – katalitička sposobnost bakra da ukloni sumporna jedinjenja iz alkohola.

Opcije spiralnog prizmatičnog pakovanja

Ne biste trebali ograničiti svoj arsenal na jedan, čak i najbolji dodatak, takvih priloga jednostavno nema. Za svaki konkretan zadatak postoje najpogodnija rješenja.

Čak i mala promjena u prečniku strune će ozbiljno uticati na parametre. Za procjenu, dovoljno je zapamtiti da su nazivna snaga (W) i produktivnost (ml/sat) numerički jednaki površini poprečnog presjeka stuba (m2 kvadratnih), što znači da su proporcionalni kvadratu prečnika . Obratite pažnju na ovo kada birate stranu fioke, uvek čitajte unutrašnji prečnik i uporedite opcije koristeći ga.

Snaga u odnosu na promjer cijevi

Visina cijevi. Da bi se osigurao dobar kapacitet zadržavanja i odvajanja, bez obzira na prečnik, visina destilacione kolone treba da bude od 1 do 1,5 m. Ako je manja, nema dovoljno prostora za fuzelna ulja nakupljena tokom rada, kao rezultat toga, Fusel će početi da se probija u selekciju. Još jedan nedostatak je što glave neće biti jasno podijeljene na frakcije. Ako je visina cijevi veća, to neće dovesti do značajnog poboljšanja odvajanja i držanja sistema, ali će povećati vrijeme putovanja, kao i smanjiti broj "glava" i "naslona za glavu". Učinak povećanja cijevi sa 50 cm na 60 cm je red veličine veći nego od 140 cm do 150 cm.

Volumen kocke za rektifikacijski stup

Da bi se povećao prinos visokokvalitetnog alkohola, ali da bi se spriječilo prepunjavanje stuba trupa, količina (punjenje) sirovog alkohola u kocki je ograničena u rasponu od 10-20 zapremina pakovanja. Za stubove visine 1,5 m i prečnika 50 mm - 30-60 litara, 40 mm - 17-34 litara, 32 mm - 10-20 litara, 28 mm - 7-14 litara.

Uzimajući u obzir punjenje kocke za 2/3 zapremine, kontejner od 40-80 litara je pogodan za stub sa unutrašnjim prečnikom bočne strane od 50 mm, kontejner od 30-50 litara za 40 mm, kontejner od 20 litara. -30 litarska kocka za 32 mm, i ekspres lonac za 28 mm.

Kada koristite kocku čija je zapremina bliža donjoj granici preporučenog raspona, možete sigurno ukloniti jednu stranu ladice i smanjiti visinu na 1-1,2 metra. Kao rezultat toga, trup će biti relativno mali za proboj u selekciji, ali će se volumen "naslona za glavu" primjetno smanjiti.

Izvor grijanja kolone i snaga

Tip ploče. Prošlost mjesečine proganja mnoge početnike, koji vjeruju da ako ste prethodno grijali mjesečni aparat na plinsku, indukcijsku ili običnu električnu peć, onda ovaj izvor možete ostaviti za stupac.

Proces rektifikacije se značajno razlikuje od destilacije, sve je mnogo složenije i vatra neće raditi. Potrebno je osigurati nesmetanu regulaciju i stabilnost dovedene snage grijanja.

Grejne ploče koje rade na termostatu u start-stop modu se ne koriste, jer čim dođe do kratkotrajnog nestanka struje, para će prestati da ulazi u kolonu, a refluks će se srušiti u kocku. U ovom slučaju, bit će potrebno ispočetka ispravljanja - od rada kolone na sebi i odabira "glava".

Indukcijski štednjak je izuzetno grub aparat sa stepenastom promjenom snage od 100-200 W, a tokom ispravljanja potrebno je lagano mijenjati snagu, doslovno za 5-10 W. I malo je vjerovatno da će biti moguće stabilizirati grijanje bez obzira na fluktuacije napona na ulazu.

Plinski šporet sa 40% sirovog alkohola sipanog u kocku i proizvod od 96 stepeni na izlazu je smrtna opasnost, a da ne govorimo o kolebanjima temperature grejanja.

Optimalno rješenje je urezati grijaći element potrebne snage u kocku stupa, a za podešavanje koristiti relej sa stabilizacijom izlaznog napona, na primjer, RM-2 16A. Možete uzeti analoge. Glavna stvar je dobiti stabilizirani napon na izlazu i mogućnost glatke promjene temperature grijanja za 5-10 W.

Napajano. Da biste zagrijali kocku u razumnom vremenu, morate poći od snage od 1 kW na 10 litara sirovog alkohola. To znači da je za 50 litara kocke napunjene sa 40 litara potrebno minimalno 4 kW, 40 litara - 3 kW, 30 litara - 2-2,5 kW, 20 litara - 1,5 kW.

Za isti volumen, kocke mogu biti niske ili široke, uske ili visoke. Prilikom odabira odgovarajuće posude, morate uzeti u obzir da se kocka često koristi ne samo za rektizaciju, već i za destilaciju, stoga polazite od najtežih uvjeta kako unos snage ne bi doveo do nasilnog pjene s emisijom prska iz kocke u parni vod.

Eksperimentalno je utvrđeno da s dubinom postavljanja grijaćeg elementa od oko 40-50 cm dolazi do normalnog ključanja ako 1 m2. cm velika ogledala imaju ne više od 4-5 vati snage. Sa smanjenjem dubine, dozvoljena snaga se povećava, a s povećanjem se smanjuje.

Postoje i drugi faktori koji utiču na ponašanje ključanja: gustina, viskoznost i površinski napon tečnosti. Dešava se da se emisije javljaju na kraju destilacije kaše, kada se gustina povećava. Stoga je izvođenje procesa ispravljanja na granici dozvoljenog opsega uvijek preplavljeno poteškoćama.

Obične cilindrične kocke imaju prečnik 26, 32, 40 cm. Na osnovu dozvoljene snage na površini ogledala kubične mase od 26 cm, kocka će normalno raditi sa snagom grejanja do 2,5 kW , za 30 cm - 3,5 kW, 40 cm - 5 kW ...

Treći faktor koji određuje snagu grijanja je korištenje jedne od bočnih stijenki stupa bez pakiranja kao suhe parne komore za suzbijanje prskanja. Da biste to učinili, potrebno je da brzina pare u cijevi ne prelazi 1 m / s, na 2-3 m / s zaštitni efekat slabi, a na velike vrijednosti para će potjerati flegm u cijev i baciti ga u ekstrakciju.

Formula za izračunavanje brzine pare:

V = N * 750 / S (m / s),

• N - snaga, kW;
• 750 - proizvodnja pare (kubni cm / sec kW);
• S je površina poprečnog presjeka stupa (m²).

Cijev promjera 50 mm izdržat će prskanje kada se zagrije do 4 kW, 40-42 mm - do 3 kW, 38 - do 2 kW, 32 - do 1,5 kW.

Na osnovu gore navedenih razmatranja biramo zapreminu, dimenzije kocke, snagu grijanja i destilacije. Svi ovi parametri su usklađeni sa prečnikom i visinom stuba.

Proračun parametara deflegmatora destilacijske kolone

Kapacitet refluks kondenzatora se određuje u zavisnosti od tipa destilacione kolone. Ako gradimo kolonu sa ekstrakcijom tekućine ili pare ispod refluks kondenzatora, tada potrebna snaga ne smije biti manja od nazivne snage kolone. Obično se u ovim slučajevima kao kondenzator koristi hladnjak Dimroth sa upotrebnim kapacitetom od 4-5 vati po 1 kvadratnom metru. vidi površinu.

Ako je kolona sa ekstrakcijom pare viša od povratnog kondenzatora, tada je projektna snaga 2/3 nominalne. U ovom slučaju možete koristiti Dimrot ili "košulju". Iskoristivost košulja je niža od one kod dimrota i iznosi oko 2 vata po kvadratnom centimetru.

Primjer Dimroth hladnjaka za stub

Tada je sve jednostavno: nazivnu snagu podijelimo sa upotrebnom. Na primjer, za stup s unutrašnjim prečnikom od 50 mm: 1950/5 = 390 sq. cm površine Dimrotha ili 975 kvadratnih metara. vidi "košulja". To znači da se hladnjak Dimrot može napraviti od cijevi 6x1 mm dužine 487 / (0,6 * 3,14) = 2,58 cm za prvu opciju, uzimajući u obzir sigurnosni faktor od 3 metra. Za drugu opciju, množimo sa dvije trećine: 258 * 2/3 = 172 cm, uzimajući u obzir sigurnosni faktor od 2 metra.

Košulja za stupac 52 x 1 - 975 / 5,2 / 3,14 = 59 cm * 2/3 = 39 cm Ali ovo je za sobe sa visokim stropovima.

"košulje"

Proračun jednokratnog frižidera

Ako se pravi vod koristi kao naknadni hladnjak u rektifikacijskoj koloni s povlačenjem tekućine, tada se bira najmanja i najkompaktnija opcija. Dovoljna snaga od 30-40% nazivne snage stuba.

U zazoru između omotača i unutrašnje cijevi se pravi protočni hladnjak bez spirale, zatim se započinje selekcija u omotač, a rashladna voda se dovodi kroz centralnu cijev. U tom slučaju, plašt je zavaren na cijev za dovod vode do povratnog kondenzatora. Ovo je mala "olovka" duga oko 30 cm.

Ali ako se jedna te ista ravna linija koristi i u destilaciji i u rektizaciji, budući da je univerzalna jedinica, ne proizlaze iz potrebe za RK, već iz maksimalne snage grijanja tokom destilacije.

Za stvaranje turbulentnog protoka pare u hladnjaku, što omogućava da brzina prijenosa topline bude najmanje 10 W / sq. cm, potrebno je osigurati brzinu pare od oko 10-20 m/s.

Raspon mogućih prečnika je dovoljno širok. Minimalni prečnik se određuje iz uslova ne stvaranja velikog nadpritiska u kocki (ne više od 50 mm vodenog stuba), već maksimalni izračunavanjem Reynoldsovog broja, na osnovu minimalne brzine i maksimalnog koeficijenta kinematičke viskoznosti para.

Mogući dizajn jednokratnog frižidera

Kako ne bismo ulazili u nepotrebne detalje, dat ćemo najčešću definiciju: "Da bi se turbulentni način kretanja pare održao u cijevi, dovoljno je da unutrašnji promjer (u milimetrima) ne bude veći od 6 puta snage grijanja (u kilovatima)."

Da bi se spriječilo provjetravanje vodenog omotača, potrebno je održavati linearnu brzinu vode od najmanje 11 cm / s, ali pretjerano povećanje brzine zahtijeva veliki pritisak u vodovodnom sistemu. Stoga se smatra da je optimalan raspon od 12 do 20 cm / s.

Da biste kondenzirali paru i ohladili kondenzat na prihvatljivu temperaturu, potrebno je dopremiti vodu na 20 °C u zapremini od oko 4,8 cc/s (17 litara na sat) za svaki kilovat ulazne snage. U tom slučaju voda će se zagrijati za 50 stepeni - do 70 °C. Naravno, zimi će biti potrebno manje vode, a kada se koriste autonomni sistemi hlađenja, oko jedan i po puta više.

Na osnovu prethodnih podataka može se izračunati površina poprečnog presjeka prstenastog zazora i unutrašnji prečnik omotača. Također treba uzeti u obzir raspoloživi asortiman cijevi. Proračuni i praksa su pokazali da je razmak od 1-1,5 mm sasvim dovoljan za ispunjavanje svih neophodni uslovi... Ovo odgovara parovima cijevi: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 i 20x1 - 25x1,5, koji pokrivaju cijeli niz snaga koje se koriste kod kuće.

Postoji još jedan važan detalj stroja s direktnim protokom - spirala namotana na parnu cijev. Takva spirala je izrađena od žice promjera koji osigurava razmak od 0,2-0,3 mm do unutrašnje površine jakne. Namotava se u koracima jednakim 2-3 promjera parne cijevi. Osnovna namjena je centriranje parne cijevi, u kojoj je tokom rada temperatura viša nego u cijevi s omotačem. To znači da se kao rezultat toplinskog širenja parna cijev produžava i savija, naslanjajući se na plašt, mrtve zone nije ispran rashladnom vodom, kao rezultat toga, efikasnost frižidera naglo opada. Dodatne prednosti spiralnog namotaja su produženje putanje i stvaranje turbulencije u protoku rashladne vode.

Kompetentno izvedena direktna mašina može iskoristiti do 15 vati/m2. cm površine razmjene topline, što je empirijski potvrđeno. Da bismo odredili dužinu hlađenog dijela ravne linije, koristit ćemo nazivnu snagu od 10 W / sq. cm (100 sq. cm / kW).

Potrebna površina izmjene topline jednaka je snazi ​​grijanja u kilovatima pomnoženoj sa 100:

S = P * 100 (sq. cm).

Vanjski obim parne cijevi:

Lokr = 3,14 * D.

Visina rashladnog plašta:

H = S / Jagnje.

Opća formula za izračunavanje:

H = 3183 * P / D (snaga u kW, visina i vanjski prečnik parne cijevi u milimetrima).

Primjer izračunavanja pravog prolaza

Snaga grijanja - 2 kW.

Moguće je koristiti cijevi 12x1 i 14x1.

Površine poprečnog presjeka - 78,5 i 113 kvadratnih metara. mm.

Volumen pare - 750 * 2 = 1500 kubnih metara. cm/s.

Brzine pare u cijevima: 19,1 i 13,2 m/s.

Cijev 14x1 izgleda bolje, jer vam omogućava da imate rezervu snage, a da pritom ostanete u preporučenom rasponu brzine pare.

Par cijevi za jaknu je 18x1, prstenasti razmak je 1 mm.

Brzina vodosnabdijevanja: 4,8 * 2 = 9,6 cm3 / s.

Površina prstenastog razmaka je 3,14 / 4 * (16 * 16 - 14 * 14) = 47,1 kvadratnih metara. mm = 0,471 sq. cm.

Linearna brzina - 9,6 / 0,471 = 20 cm / s - vrijednost ostaje unutar preporučenih granica.

Ako je prstenasti razmak 1,5 mm - 13 cm/s. Ako je 2 mm, onda bi linearna brzina pala na 9,6 cm/s i voda bi se morala dovoditi iznad nominalne zapremine, isključivo da frižider ne bi bio u vazduhu - bacanje novca.

Visina majice je 3183 * 2/14 = 454 mm ili 45 cm Faktor sigurnosti nije potreban, sve se uzima u obzir.

Donja linija: 14x1-18x1 sa visinom hlađenog dijela 45 cm, nominalna potrošnja vode - 9,6 kubnih metara. cm/s ili 34,5 litara na sat.

Uz nominalnu snagu grijanja od 2 kW, hladnjak će proizvesti 4 litre alkohola na sat sa dobrom maržom.

Efikasna i uravnotežena direktna linija tokom destilacije treba da ima omjer brzine uzleta prema snazi ​​grijanja i potrošnji vode za hlađenje 1 litar/sat - 0,5 kW - 10 litara/sat. Ako je snaga veća, bit će veliki gubici topline, mali - korisna snaga grijanja će se smanjiti. Ako je protok vode veći, vod direktnog protoka ima neefikasan dizajn.

Kolona za destilaciju se može koristiti kao kaša. Oprema za kolone za kašu ima svoje karakteristike, ali druga destilacija se razlikuje uglavnom u tehnologiji. Za prvu destilaciju, postoji više mogućnosti i pojedinačni čvorovi možda nisu primjenjivi, ali ovo je tema za posebnu raspravu.

Na osnovu stvarnih potreba domaćinstva i postojećeg asortimana cijevi, izračunat ćemo tipične opcije za rektifikacijski stup koristeći gornju metodu.

P.S. Zahvaljujemo se korisniku našeg foruma na sistematizaciji materijala i pomoći u pripremi članka.