1. Projektni zadatak

2. Teorijski dio

3. Shema destilacijske kolone

4. Proračun destilacijske kolone

4.1 Materijalna bilanca. Jednadžbe radne linije

4.5 Toplinski proračun instalacije

Popis korištenih izvora

1. Projektni zadatak

Izračunajte i projektirajte rektifikacijsku kolonu (u obliku posude) za odvajanje smjese octene kiseline i vode koja dolazi u količini od 10 tona na sat. Sastav početne smjese 10% (tež.) octene kiseline i 90% (tež.) vode. Potreban sadržaj octene kiseline u destilatu je 0,5% (mas.), a u ostatku destilacije 70% (mas.). Rektifikacija se provodi pod atmosferskim tlakom. Para za grijanje ima tlak P est =3 atm.

Tehničke specifikacije

1. Uređaj je dizajniran za odvajanje smjese octene kiseline - vode s koncentracijom od 10% (masene).

2. Para za grijanje ima tlak R=3 atm.

3. Temperatura medija u kocki je do 105°C.

4. Okolina u aparatu nije otrovna.

5. Vrsta ploča - sito.

6. Broj ploča - 33.

Tehnički zahtjevi

1. Tijekom proizvodnje, ispitivanja i isporuke uređaja moraju biti ispunjeni sljedeći zahtjevi:

A) GOST 12.2.003-74 "Proizvodna oprema. Opći zahtjevi sigurnost"

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

2. Materijal ploča ili dijelova stupa koji su u dodiru s odvojenim tekućinama ili njihovim parama izrađen je od čelika Kh18NYUT GOST 5949-75, preostali elementi stupa izrađeni su od čelika Vst Zsp. GOST 380-71.

3. Hidraulički testirajte uređaj na čvrstoću i gustoću:

A) u vodoravnom položaju - tlak 0,2 MPa;

B) u okomitom položaju - u rasutom stanju.

4. Zavareni spojevi mora udovoljavati zahtjevima OH 26-01-71-68 "Zavarivanje u kemijskom inženjerstvu". Zavarivanje u St. Zsp. Proizvoditi s markom elektroda ANO-5-4.5-2 u skladu s GOST 9467-75.

5. Zavari u volumenu 100% kontrole rendgenskim prijenosom.

6. Paronitne brtve PON-1 GOST 481-71.

7. Neodređeni nastavak mlaznice 150 mm.

8. Dimenzije za referencu.

2. Teorijski dio

Rektifikacija je proces ponavljanog djelomičnog isparavanja tekućine kondenzirane pare. Proces se provodi kontaktiranjem tokova pare i tekućine različitih temperatura, a obično se provodi u kolonskom aparatu. Pri svakom dodiru s tekućinom, pretežno nisko vrela komponenta isparava, čime se pare obogaćuju iz para, pretežno visoko vrela komponenta se kondenzira, prelazeći u tekućine. Takva dvosmjerna izmjena komponenti, koja se više puta ponavlja, omogućuje na kraju da se dobiju pare koje su gotovo čista komponenta niskog vrenja. Ove pare, nakon kondenzacije u zasebnom aparatu, daju destilat (rektificirani) i flegm - tekućinu koja se vraća za navodnjavanje stupca i interakciju s uzdižućim ležajevima. Para se dobiva djelomičnim isparavanjem s dna kolone ostatka, koji je gotovo čista komponenta visokog vrenja.

Rektifikacija je od početka 19. stoljeća poznata kao jedan od najvažnijih tehnoloških procesa, uglavnom u industriji alkohola i ulja. Trenutno se rektifikacija sve više koristi u raznim područjima kemijske tehnologije, gdje je izolacija komponenti u čistom obliku vrlo važna (u proizvodnji organske sinteze, izotopa, polimera, poluvodiča i raznih drugih tvari visoke čistoće).

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

Kada faze međusobno djeluju, dolazi do prijenosa mase i topline zbog težnje sustava ka stanju ravnoteže. Kao rezultat svakog kontakta, komponente se redistribuiraju između faza: para je nešto obogaćena komponentom niskog vrenja, a tekućina obogaćena komponentom visokog vrelišta. Višestruki kontakt dovodi do gotovo potpunog odvajanja početne smjese.

Uređaj ispravljača.

Riža. 1 Destilacijski stupac kontinuiranog djelovanja.

1 - stupac; 2 - kotao; 3 - deflegmator

Dakle, odsutnost ravnoteže (i, sukladno tome, prisutnost temperaturne razlike faze kada se faze kreću određenom relativnom brzinom i više puta su u kontaktu) nužni su uvjeti za ispravljanje.

Postupci rektifikacije provode se periodično ili kontinuirano pri različitim tlakovima: pri atmosferskom tlaku, pod vakuumom (za odvajanje smjesa visokovrućih tvari), kao i pod tlakom većim od atmosferskog (za odvajanje smjesa koje su pri normalnim temperaturama plinovite).

Za provođenje procesa ispravljanja koriste se uređaji različitih izvedbi, čije se glavne vrste ne razlikuju od odgovarajućih vrsta apsorbera.

U postrojenjima za destilaciju uglavnom se koriste dvije vrste aparata:

nabijene i destilacijske kolone u posudi. Osim toga, za ispravljanje.

vakuumski korišteni filmski i rotacijski stupovi raznih izvedbi

Pakirani, pjenušavi, a također i neki filmski stupovi su po dizajnu unutarnjih uređaja (ladice, pakirana tijela itd.) slični apsorpcijskim stupovima. Međutim, za razliku od apsorbera, destilacijske kolone opremljene su uređajima za izmjenu topline - kotao (kocka) i deflegmator (slika 1.). Osim toga, kako bi se smanjio gubitak topline u okoliš, uređaji za destilaciju su prekriveni toplinskom izolacijom.

Sl- 2. Mogućnosti ugradnje deflegmatora

a - na stupcu: b - ispod vrha stupca;

1 - refluksni kondenzatori; 2 - stupovi: 3 - pumpa.

Kotao ili kocka, dizajniran za isparavanje dijela tekućine koja teče iz stupca, i dovod pare u njegov donji dio (ispod mlaznica ili donje ploče). Kotlovi imaju ogrjevnu površinu u obliku svitka ili su školjkasti izmjenjivač topline ugrađen u dno stupa. Prikladniji za popravak i zamjenu su daljinski kotlovi koji se ugrađuju ispod stupca kako bi se osigurala prirodna cirkulacija tekućine.

Refluksni kondenzator, dizajniran za kondenzaciju para i dovod navodnjavanja (refluksa) u kolonu, je izmjenjivač topline s školjkom i cijevi, u čijem se prstenastom prostoru obično kondenziraju pare, a u cijevima se kreće rashladno sredstvo (voda).

Riža. 3. Mrežasti stupac.

a - dijagram uređaja stupca; b - dijagram pločastog uređaja; 1 - tijelo; 2 - ploča; 3 - preljevna cijev; 4 - staklo.

U slučaju djelomične kondenzacije para, refluksni kondenzator se postavlja neposredno iznad stupa kako bi se osigurala veća kompaktnost instalacije, odnosno izvan kolone (slika 2.). U tom se slučaju kondenzat (flegm) iz donjeg dijela deflegmatora dovodi direktno kroz hidrauličku brtvu do vrha stupa, jer u tom slučaju nema potrebe za razdjelnikom refluksa.

U slučaju potpune kondenzacije para u deflegmatoru, postavlja se iznad stupa, direktno na stup ili ispod vrha stupa kako bi se smanjila ukupna visina ugradnje. U potonjem slučaju, flegm iz refluksnog kondenzatora 1 se pumpom dovodi u kolonu 2. Ovakav smještaj refluksnog kondenzatora često se koristi kod postavljanja destilacijskih stupova izvan zgrada, što je ekonomičnije u umjerenim klimatskim uvjetima.

Mjehurići (posuda) stupovi.(slika 3). Ovi uređaji se najčešće koriste u procesima ispravljanja. Primjenjivi su za velike kapacitete, širok raspon promjena u opterećenju parom i tekućinom, a mogu osigurati vrlo jasno odvajanje smjesa. Tijekom ispravljanja, povećanje hidrauličkog otpora dovodi samo do blagog povećanja tlaka i, sukladno tome, povećanja vrelišta tekućine u stupnom kotlu. Međutim, isti nedostatak vrijedi i za postupke vakuumske destilacije.

Prosijane ploče. (slika 3). Stup sa sitastim pločama je okomito cilindrično tijelo s vodoravnim pločama, u kojem je po cijeloj površini ravnomjerno izbušen značajan broj rupa promjera 1-5 mm. Plin prolazi kroz rupe na ploči i raspoređuje se u tekućini u obliku malih mlaznica i mjehurića. Sitaste ploče karakteriziraju jednostavnost uređaja, jednostavnost ugradnje, pregleda i popravka. Hidraulički otpor ovih ploča je mali. Posude za sito rade stabilno u prilično širokom rasponu brzina plina, a pri određenim opterećenjima plina i tekućine ove su posude vrlo učinkovite. Međutim, posude za sito su osjetljive na onečišćenja i sedimente koji začepljuju otvore posuda.

zatvorene ploče.

Manje su osjetljivi na kontaminante od sitastih i karakteriziraju ih veći interval stabilnog rada kolone s zatvorenim posudama. Plin ulazi u ploču kroz razvodne cijevi, a zatim se kroz proreze kapice razbija u veliki broj pojedinačnih mlaznica. Zatim plin prolazi kroz sloj tekućine koja teče preko ploča od jednog dovodnog voda do drugog.

Riža. 4. Shema rada poklopca ploče

Prilikom kretanja kroz sloj, značajan dio malih mlazova se raspada i plin se raspoređuje u tekućini u obliku mjehurića. Intenzitet stvaranja pjene izravno na stupu ili ispod vrha stupa kako bi se smanjila ukupna visina instalacije. U potonjem slučaju, flegm iz refluksnog kondenzatora 1 se pumpom dovodi u kolonu 2. Ovakav smještaj refluksnog kondenzatora često se koristi kod postavljanja destilacijskih stupova izvan zgrada, što je ekonomičnije u umjerenim klimatskim uvjetima.

Mjehurići (posuda) stupovi. (slika 3). Ovi uređaji se najčešće koriste u procesima ispravljanja. Primjenjivi su na velike kapacitete, širok raspon opterećenja parom i tekućinom i mogu osigurati vrlo jasno odvajanje smjesa. Nedostatak aparata za mjehuriće je relativno visok hidraulički otpor - u uvjetima destilacije nije značajan. Tijekom rektifikacije, povećanje hidrauličkog otpora dovodi samo do blagog povećanja vrelišta tekućine u stupnom kotlu. Međutim, isti nedostatak vrijedi i za postupke vakuumske destilacije.

U takvim se stupovima koriste različite vrste ploča: sito, kapa, kvar, ventil, ploča itd.

Prosijane ploče. (slika 3). Stup sa sitastim pločama je okomito cilindrično tijelo s vodoravnim pločama, u kojem je po cijeloj površini ravnomjerno izbušen značajan broj rupa promjera 1-5 mm. Plin prolazi kroz otvore na ladici i raspoređuje se u tekućini u obliku malih mlaznica i mjehurića.Tadlice za sito odlikuju se jednostavnošću konstrukcije, lakoćom ugradnje, pregleda i popravka. Hidraulički otpor ovih ploča je mali. Posude za sito rade stabilno u prilično širokom rasponu brzina plina, a pri određenim opterećenjima plina i tekućine ove su posude vrlo učinkovite. Međutim, posude za sito su osjetljive na onečišćenja i sedimente koji začepljuju otvore posuda.

Ploče za kapice. Manje su osjetljivi na kontaminante od sitastih i karakteriziraju ih veći interval stabilnog rada kolone s zatvorenim posudama. Plin ulazi u ploču kroz razvodne cijevi, a zatim se kroz proreze kapice razbija u veliki broj pojedinačnih mlaznica. Zatim plin prolazi kroz sloj tekućine koja teče preko ploče od jednog dovodnog voda do drugog. Prilikom kretanja kroz sloj, značajan dio malih mlazova se raspada i plin se raspoređuje u tekućini u obliku mjehurića. Intenzitet stvaranja pjene i prskanja na zatvorenim pločama ovisi o brzini kretanja plina i dubini uranjanja čepa u tekućinu. Poklopne ploče izrađuju se s radijalnim ili dijametralnim preljevima tekućine. Zatvorene posude rade stabilno pod značajnim promjenama opterećenja plina i tekućine. Njihovi nedostaci uključuju složenost uređaja i visoku cijenu, ograničeno opterećenje plina je nisko, hidraulički otpor je relativno visok i teškoća čišćenja.

Ploče ventila. (slika 5). Načelo rada ventilskih diskova je da slobodno ležeći ili slobodno ležeći okrugli ventil iznad otvora na ploči s promjenom brzine protoka plina automatski svojom težinom prilagođava veličinu prostora zazora između ventila i ravnine ploče. za prolaz plina i na taj način održava konstantnu brzinu plina kada istječe u sloju mjehurića.

Ras. 5. Ploče ventila.

a, b - s okruglim kapama; c, s pločastim ventilom; g - balast; 1 - ventil; 2 - nosač-graničnik; 3 - balast.

Istodobno, s povećanjem brzine plina u stupcu, hidraulički otpor diska ventila malo se povećava. Podizanje ventila ograničeno je visinom držača ograničavača i obično ne prelazi 8 mm.

Prednosti diskova ventila: relativno visoka propusnost plina i hidrodinamička stabilnost, konstantna visoka učinkovitost u širokom rasponu opterećenja plinom.

Nabijene kolone. Ovi stupovi koriste različite vrste pakiranja, ali Raschig prstenasti stupovi su najčešći u industriji. Niži hidraulički otpor nabijenih kolona u odnosu na kolone s mjehurićima posebno je važan za destilaciju u vakuumu. Čak i uz značajan vakuum u gornjem dijelu kolone, zbog visokog hidrauličkog otpora, njegovo razrjeđivanje u kotlu možda neće biti dovoljno za potrebno smanjenje vrelišta početne smjese.

Kako bih smanjio hidraulički otpor vakuumskih stupova, koristim mlaznice s najvećim mogućim slobodnim volumenom.

U samoj destilacijskoj koloni nije potrebno odvoditi toplinu. Stoga je teškoća odvođenja topline iz nabijenih kolona prije prednost nego nedostatak nabijenih kolona u uvjetima procesa destilacije.

Strojevi za film. Ovi uređaji se koriste za rektificiranje u vakuumu smjesa niske toplinske stabilnosti kada se zagrijavaju (na primjer, razni monomeri, polimeri, kao i drugi proizvodi organske sinteze).

Aparat za destilaciju filmskog tipa postiže nizak hidraulički otpor. Osim toga, zadržavanje tekućine po jedinici volumena operacijskog aparata je malo. Uređaji za filmsku destilaciju uključuju stupove s pravilnim pakiranjem u obliku hrpa okomitih cijevi promjera 6-20 mm (višecijevni stupovi), kao i hrpe ravnoparalelnog ili saćastog pakiranja s kanalima različitih oblika, izrađenih i perforirani metalni limovi ili metalna mreža.

Nedostaci stupova rotora: ograničena visina i promjer (zbog složenosti izrade i zahtjeva za čvrstoćom i krutošću rotora), kao i visoki operativni troškovi.

3. Shema postrojenja za destilaciju

Glavni dijagram destilacijskog postrojenja

Opis postrojenja za destilaciju

Shematski dijagram postrojenja za destilaciju prikazan je na sl. Početna smjesa iz međuspremnika 9 se centrifugalnom pumpom 10 dovodi u izmjenjivač topline 5, gdje se zagrijava do točke vrelišta. Zagrijana smjesa se dovodi u separaciju u destilacijski stup / na dovodnu ploču, gdje je sastav tekućine jednak sastavu početne smjese XF.

Tekući niz stupac, tekućina stupa u interakciju s parom koja se diže, koja nastaje tijekom vrenja donje tekućine u kotlu 2. Početni sastav pare približno je jednak sastavu donjeg ostatka Xw, t.j. iscrpljen hlapljivom komponentom. Kao rezultat izmjene mase s tekućinom, para je obogaćena vrlo hlapljivom komponentom. Za potpunije obogaćivanje, gornji dio kolone se navodnjava u skladu s zadanim omjerom refluksa tekućim (refluksnim) sastavom XP, koji se dobiva u deflegmatoru 3 kondenzacijom pare koja napušta kolonu. Zatim se tekućina šalje u razdjelnik flegma 4. Dio kondenzata se uklanja iz refluksnog kondenzatora u obliku gotovog produkta odvajanja destilata, koji se hladi u izmjenjivaču topline 6, te se pomoću pumpe šalje u kolektor destilata 11. 10.

S dna kolone pumpa 10 kontinuirano uklanja donju tekućinu - proizvod obogaćen niskohlapljivom komponentom, koji se hladi u hladnjaku ostatka 7 i šalje u spremnik 8. Tako se nastavlja kontinuirani neravnomjeran proces odvajanja početna binarna smjesa u destilat s visokim udjelom visokohlapljive komponente provodi se u destilacijskoj koloni.a PDV ostatak obogaćen komponentom niske hlapljivosti.

4. Proračun destilacijske kolone

4.1 Obračun materijalne bilance

Jednadžba materijalne bilance za kontinuirani destilacijski stup, uzimajući u obzir broj ulaznih i izlaznih tokova, je sljedeća:

G F = G D + G W (1)

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

G D je maseni protok destilata, kg/s;

G W je maseni protok destilacijskog ostatka, kg/s;

G F ∙X F = G D ∙X D +G W ∙X W (2)

gdje je X D koncentracija komponente niskog vrenja u destilatu, maseni udjeli;

H W je koncentracija komponente niskog vrenja u ostatku destilacije, maseni udjeli;

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

Kako bismo pronašli maseni protok destilata X D i maseni protok destilatnog ostatka X W, početne podatke zamjenjujemo u jednadžbu (1) i u jednadžbu (2). Zatim zajedno rješavamo ove jednadžbe.

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 \u003d 9000 - 3000

0,695 ∙ G W = 6000

G D = 8633 kg/h

G D \u003d 10000 - 8633 \u003d 1367 kg / h

Maseni protok destilata: G D = 8633 kg/h

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

Za daljnje izračune koncentracije hrane, destilata i PDV-a izražavamo u molnim udjelima.

(3)

gdje je X F koncentracija komponente niskog vrenja u sirovini, molske frakcije;

Mw je molarna masa komponente niskog vrenja, kg/mol;

Mux je molarna masa komponente visokog vrenja, kg/mol;

M ux = 60 kg/kmol;

M u \u003d 18 kg / kmol;

(4)

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

(5)

gdje je X W koncentracija komponente niskog vrenja u ostatku PDV-a, molni udjeli.

Početne podatke zamjenjujemo u formulu (3), formulu (4) i formulu (5) i nalazimo sadržaj octene kiseline u smjesi (krmivi), u destilatu i u ostatku destilacije.

X F =

X D =

X W =

Relativna molarna potrošnja energije određena je jednadžbom:

(6)

Za daljnje izračune potrebno je konstruirati krivulju ravnoteže u koordinatama
za sustav etilni alkohol-voda pri atmosferskom tlaku.

Ovdje
su molni udjeli vode u tekućini i u pari u ravnoteži s njom.

RB i RT - tlak zasićene pare vode i octene kiseline, odnosno P - ukupni tlak

Svi potrebni podaci za konstruiranje krivulje ravnoteže dati su u tablici 1.

Stol 1. Ravnotežni sastavi tekućine i pare za sustav Octena kiselina - voda

Prema tablici 1. konstruiramo krivulju ravnoteže

sl.2. Ravnotežna krivulja u koordinatama za sustav octena kiselina - voda.

Minimalni broj refluksa
određuje se jednadžbom:

(7)

gdje je F* koncentracija komponente niskog vrenja u pari u ravnoteži s tekućinom za napajanje.

F*=0,977

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

Radni broj refluksa R određen je jednadžbom:

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

Koeficijent viška sluzi jednak je:

Jednadžbe radne linije

A) u gornjem (ojačavajućem) dijelu stupa

gdje je R broj refluksa

B) u donjem (iscrpnom) dijelu stupca

xw

gdje je R broj refluksa

F je relativna molarna brzina dodavanja

Određujemo omjerom:

+

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

M top i M n su prosječne molarne mase tekućine u gornjem i donjem dijelu stupca.

Molarne mase u gornjem i donjem dijelu kolone jednake su:

Gdje su X srn i X srv prosječni molarni sastav tekućine u donjem i gornjem dijelu kolone.

M cp u \u003d kg / kmol

M cp n \u003d kg / kmol

Molarna masa početne smjese:

M F = kg/kmol

Molarna masa destilata:

M D = kg/kmol

Zamjenom dobivamo:

kg/h

+
kg/h

Prosječni maseni protok pare u gornjim G in i G n dijelovima kolone jednaki su:

Ovdje su M ’ in i M ’ n prosječne molarne mase para u gornjem i donjem dijelu stupca:

M ’ vrh \u003d M in y srv + M ux (1-y srv)

M ’ n \u003d M in y srn + M ux (1-y srn)

yav i yav su prosječni molarni sastav pare u donjem i gornjem dijelu stupca.

Vrijednost y D , y F i y W dobiva se iz jednadžbi radne linije. Zatim:

M ’ cp in = kg / kmol

M ’ cp n = kg/kmol

kg/h

kg/h

pločasti stupac destilacijski deflegmator

4.2 Određivanje brzine pare i promjera stupca

Prema tablici 1. gradimo dijagram t -x, y.

Slika 2 Dijagram t -x ,y za određivanje ravnotežnog sastava pare ovisno o temperaturi

Prema dijagramu prikazanom na slici 2. određujemo prosječne temperature:

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

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

Poznavajući prosječni mol, određujemo mase i gustoće pare:

M 'cp u =
kg/kmol

M ' cp n =
kg/kmol

M ’ in i M ’ n prosječne molarne mase pare u gornjem i donjem dijelu kolone;

ρ SW i ρ un gustoća pare u gornjem i donjem dijelu stupa, redom.

Temperatura u gornjem dijelu stupca kod Xav = 0,9831 iznosi 100,01°S, au donjem dijelu kod Xav = 0,77795 iznosi 101,5°S. Stoga je t av = 100,9755°S. Ovi podaci određeni su t-x, y dijagramom prikazanim na slici 2.

Gustoća vode pri t = 100 ° C ρ u = 958 kg / m 3, a octene kiseline pri ρ ux = 958 kg / m 3.

Uzimamo prosječnu gustoću tekućine u stupcu:

Određujemo brzinu pare u stupu prema jednadžbi:

Promjer destilacijske kolone izračunava se po formuli:

m

m

Uzimamo promjer stupca D = 3600 mm.

Tada će brzina pare u stupu biti jednaka:

m/s

4.3 Hidraulički proračun ladica

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

Prihvaćamo sljedeće dimenzije ploče sita:

Promjer rupe d o = 4 mm

Visina stjenke odvoda h P = 40 mm

Slobodni presjek ploče (ukupna površina rupa) 8% ukupne površine ploče.

Površina koju zauzimaju dva segmentirana spusta je 20% ukupne površine ploča.

Opseg odvoda P = 3,1 m.

Hidraulički otpor ploče u gornjem i donjem dijelu stupa izračunavamo prema jednadžbi:

gdje je Δp suha - otpor suhe ploče;

Δp b - otpor uzrokovan silama površinske napetosti;

Δp gzh - otpor sloja plina i tekućine na ploči.

A) u gornjem (ojačavajućem) dijelu stupa:

gdje
- koeficijent otpora nenavodnjavanih sita ladica sa slobodnim presjekom od 7-10%;

Brzina pare u rupama ploče.

gdje je površinska napetost tekućine pri prosječnoj temperaturi u gornjem dijelu stupa od 100 °C; d 0 \u003d 0-004 m - promjer rupa ploče.

gdje
omjer gustoće sloja pare i tekućine (pjene) i gustoće tekućine, uzet približno jednak 0,5.

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

gdje je Δh visina sloja iznad brane izračunava se po formuli:

gdje volumni protok tekućine,

P - perimetar odvodne pregrade.

Volumenski protok tekućine u gornjem dijelu kolone:

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

M D molarna masa destilata, kg/kmol.

Širinu praga prelijevanja nalazimo rješavanjem sustava jednadžbi:

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

Nađimo širinu praga preljeva b:

Nalazimo Δh:

Otpor sloja pare i tekućine na ploči:

Ukupni hidraulički otpor ploče u gornjem dijelu stupa:

B) u donjem (iscrpnom) dijelu stupca:

Hidraulički otpor suhe ploče:

Otpor zbog sila površinske napetosti:

gdje
površinska napetost tekućine na =100°C.

Volumetrijski protok tekućine u donjem dijelu kolone izračunava se po formuli:

gdje je M F molarna masa tekućine za napajanje, kg/kmol

M cf prosječna molarna masa tekućine, kg/kmol

Visina sloja iznad brane:

Visina sloja pare i tekućine na ploči:

Otpor sloja pare i tekućine na ploči:

Ukupni hidraulički otpor ploče u donjem dijelu stupa:

Provjerimo je li nužan uvjet za normalan rad ploča uočen na udaljenosti između ploča h = 0,5 m:

>

Za donje ladice koje imaju veći ukupni hidraulički otpor od gornjih ladica:

<

Stoga je gore navedeni uvjet ispunjen.

Provjerimo ujednačenost ploča - izračunavamo minimalnu brzinu pare u rupama, dovoljnu da ploča sita radi sa svim rupama:

Izračunata brzina je manja od prethodno izračunate brzine
, dakle, ploča će raditi sa svim rupama.

4.4 Određivanje broja ploča i visine stupca

Broj ploča izračunava se jednadžbom:

gdje je η = prosječna učinkovitost. ploče

Za određivanje prosječne učinkovitosti. ploče, nalazimo koeficijent relativne hlapljivosti komponenti koje treba odvojiti:

a koeficijent dinamičke viskoznosti početne smjese q pri prosječnoj temperaturi u stupcu jednak

Pri ovoj temperaturi tlak zasićene vodene pare Rv = 867,88 mm Hg, octene kiseline Ruk = 474,15 mm Hg, odakle

Dinamički koeficijent viskoznosti vode na 101°C je 0,2838 mPa*s, octene kiseline 0,4916 mPa*s. Prihvaćamo dinamički koeficijent viskoznosti početne smjese

V, str. 556].

Prema rasporedu [sl. 7.4, str. 323] pronađite vrijednost
.Duljina puta tekućine na ploči:

Prema rasporedu [sl. 7.5, str. 324] nalazimo vrijednost korekcije za duljinu puta Δ=0,2375 Prosječna učinkovitost. ploče se nalaze jednadžbom:

Broj ploča određuje se analitičkom metodom pomoću Excel tablice. Sustav jednadžbi koji omogućuje određivanje broja ploča, kao i sastava pare i tekućine koje napuštaju svaku ploču, uključuje jednadžbu ravnoteže

gdje je α koeficijent relativne hlapljivosti komponenti koje se odvajaju:

jednadžbe radne linije

za vrh stupca

za dno stupca

izraz za faktor obogaćivanja
.

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

Indeksi za sastav pare i tekućine odgovaraju broju odjeljka. Broj ploče podudara se s brojem odjeljka koji se nalazi ispod nje.

Pretpostavimo da je koeficijent hlapljivosti konstantan, koeficijent obogaćivanja konstantan, kocka isparivača nema separacijski učinak, para koja izlazi iz nje ima isti sastav kao i ostatak destilacije.

Blok dijagram izračuna

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 predaje rashladnoj vodi u deflegmatoru-kondenzatoru nalazi se jednadžbom: Rektifikacija je postupak koji se provodi u protustrujnim stupnim aparatima s kontaktnim elementima u obliku ploča. Proces ispravljanja ima niz značajki. Različiti omjer opterećenja tekućinom i parom u donjem i gornjem dijelu stupa. Zajednički tok procesa prijenosa mase i topline. Sve to komplicira izračun kolona za destilaciju ladice. Širok izbor uređaja za kontakt s diskovima otežava odabir stupca. U ovom slučaju biramo stupac s TC-P ladicama jer ispunjava opće zahtjeve kao što su: visoki intenzitet po jedinici volumena aparata, njegova cijena. Promjer i visina stupca određuju se opterećenjem pare i tekućine te fizičkim svojstvima faza u interakciji. Bibliografija 1. Dytnersky Yu.I. „Osnovni procesi i uređaji kemijska tehnologija. Dizajn tečaja" : plaćanje destilacija stupaca; detaljna toplinska plaćanje deflegmator; indikativno plaćanje izmjenjivači topline. Popis... dano seminarski rad proizvodili smo plaćanje destilacija stupaca za odvajanje smjese: aceton-... Plaćanje upakiran destilacija stupaca kontinuirano djelovanje za odvajanje smjese kloroform-benzen Predmet >> Kemija Preporuke su svedene na korištenje za izračun destilacija stupaca kinetičke ovisnosti dobivene s ... tekućinom. 2. Plaćanje upakiran destilacija stupaca kontinuirano djelovanje 2.1 Materijalna bilanca stupaca i radna sluz... Plaćanje destilacija instalacije za odvajanje binarnih smjesa etilni alkohol-voda Predmet >> Kemija U ovom predmetnom radu plaćanje destilacija stupaca kontinuirano djelovanje s pločama sita za... L., Kemija, 1993 G.Ya. Rudov, D.A. Baranov. Plaćanje u obliku posude destilacija stupaca, smjernice. M., MGUIE, 1998. Katalog... Plaćanje poppet destilacija stupaca za odvajanje binarne smjese ugljikovodika benzen-toluen Predmet >> Kemija 2. Teorijska osnova izračun u obliku diska destilacija stupaca Dvije su glavne metode analize rada i izračun destilacija stupaca: grafički...

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Upotrijebite obrazac u nastavku

Studenti, diplomski studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam jako zahvalni.

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

2. Uvod

4. Nagodbeni dio:

4.1 Materijalna bilanca

4.4 Hidraulički proračun stupa

4.5 Toplinski proračun instalacije

4.6 Određivanje promjera mlaznica

5. Izbor standardnih dijelova

5.1 Priključci

5.2 Podrška stroja

5.3 Prirubnice

6. Opći podaci o komponentama smjese i TB procesa

Specifikacija

1. Projektni zadaci

Izračunati i projektirati destilacijski stup s ventilskim posudama za odvajanje pod atmosferskim tlakom, s protokom od GF t/h binarne smjese S (etilni alkohol - dekan) s koncentracijom komponente niskog vrenja % (mas.). Početna smjesa ulazi u stupac na vrelištu. Zahtjevi za čistoću proizvoda: % (masa), % (masa).

2. Uvod

U nizu industrija u kemijskoj, naftnoj, prehrambenoj i drugim industrijama, kao rezultat raznih tehnoloških procesa dobivaju se smjese tekućina koje se moraju podijeliti na sastavne dijelove.

Za odvajanje smjesa tekućina i smjesa ukapljenih plinova u industriji koriste se metode jednostavne destilacije (destilacije), destilacije u vakuumu, rektifikacije i ekstrakcije. Rektifikacija se široko koristi u industriji za potpuno odvajanje mješavina hlapljivih tekućina, djelomično ili potpuno topljivih jedna u drugoj.

Bit procesa rektifikacije je odvajanje jedne ili više tekućina u više ili manje čistom obliku iz smjese dviju ili općenito više tekućina s različitim točkama vrelišta. To se postiže zagrijavanjem i isparavanjem takve smjese, nakon čega slijedi višestruki prijenos topline i mase između tekuće i parne faze; kao rezultat toga, dio vrlo hlapljive komponente prelazi iz tekuće faze u parnu fazu, a dio manje hlapljive komponente prelazi iz parne faze u tekuću fazu.

Proces destilacije se provodi u postrojenju za destilaciju, uključujući destilacijski stup, refluksni kondenzator, hladnjak-kondenzator, grijač početne smjese, destilat i kolektore dna. Refluksni kondenzator, kondenzator i grijač su konvencionalni izmjenjivači topline. Glavni uređaj instalacije je destilacijski stup, u kojem se pare destilirane tekućine dižu odozdo, a tekućina teče prema dolje prema parama odozgo, dovedene u gornji dio aparata u obliku refluksa. U većini slučajeva finalni proizvodi su destilat (pare vrlo hlapljive komponente kondenzirane u refluks kondenzatoru, napuštajući gornji dio kolone) i PDV ostatak (manje hlapljiva komponenta u tekućem obliku, koja teče iz donjeg dijela kolone).

Deflegmator je obično školjkasti izmjenjivač topline. U nizu slučajeva dolazi do kondenzacije svih para koje izlaze iz stupca u refluksnom kondenzatoru. U završnom hladnjaku destilat se hladi na unaprijed određenu temperaturu. Ponekad se samo dio pare kondenzira u deflegmatoru kako bi se dobio refluks, a u hladnjaku dolazi do potpune kondenzacije i hlađenja.

Postrojenja za destilaciju također su opremljena uređajima za regulaciju i kontrolu načina rada, a često i uređajima za povrat topline.

Proces destilacije može se odvijati pri atmosferskom tlaku, kao i pri tlakovima iznad i ispod atmosferskog tlaka. Pod vakuumom, rektifikacija se provodi kada se odvajaju tekuće smjese visokog vrenja. Povišeni tlakovi služe za odvajanje smjesa koje su u plinovitom stanju pri nižim tlakovima. Stupanj odvajanja mješavine tekućina na sastavne komponente i čistoća dobivenog destilata i destilacijskog ostatka ovise o tome koliko je razvijena kontaktna površina faza, a time i o količini refluksne tekućine (refluksa) i uređaju destilacijski stupac.

U industriji se koriste pakirani, zatvoreni, sitasti, ventilski filmski cijevni stupovi i drugi. Razlikuju se uglavnom u dizajnu unutarnje strukture aparata, čija je svrha osigurati interakciju tekućine i pare. Ova interakcija se događa kada para prodire kroz sloj tekućine na pločama ili tijekom površinskog kontakta pare i tekućine na pakiranju ili površini tekućine koja teče prema dolje kao tanki film.

Pune kolone se široko koriste. Njihova prednost je jednostavnost uređaja i niska cijena. Druga značajna prednost nabijenih stupova je njihov nizak hidraulički otpor. Nabijene kolone su neprikladne za rad pri niskoj gustoći refluksa, karakteriziraju ih ograničeni intervali punjenja pare i tekućine. Za stabilan rad nabijene kolone potrebno je osigurati jednoliku raspodjelu tekućine po poprečnom presjeku pomoću prskalica. Osim toga, u nabijenim kolonama odvođenje topline iz nabijenog sloja je teško.

Diskovni stupci nisu našli ništa manje raširenu primjenu u industriji. To su vertikalni stupni aparati za prijenos mase, po visini presječeni poprečnim kontaktnim uređajima za prijenos mase (ladicama). Uzlazni tok pare uzastopno mjehuriće kroz slojeve tekućine na posudama. U načinu mjehurića rade sito, čep, ventil, kao i neuspjele ladice. Za posude prve tri vrste, mjehurići plina i pomicanje tekućine javljaju se u uvjetima poprečnog toka zbog njihovih elemenata (rupa, čepova, ventila) ravnomjerno raspoređenih na pladnju i prisutnosti uređaja za preljev. Na neispravnim ladicama ostvaruje se protustrujni fazni kontakt. Kolone za ladice karakterizira visoka preciznost odvajanja početne smjese, širok raspon opterećenja pare i tekućine te visoka produktivnost. Nedostaci ovih stupova su: visoka cijena zbog složenosti uređaja, kao i povećani hidraulički otpor.

Posude za sito imaju veliki poprečni presjek posude okupiran rupama i, posljedično, visoku produktivnost pare, karakteriziraju ih jednostavnost proizvodnje, niska potrošnja metala. Nedostatak je visoka osjetljivost na točnost instalacije. Strojevi s ladicama za sito se ne preporučuju za korištenje s kontaminiranim medijima, jer to može uzrokovati začepljenje rupa.

Poklopci pokazuju dobru učinkovitost prijenosa mase, imaju značajan raspon opterećenja parom. Pare iz prethodnog pladnja ulaze u parne mlaznice čepa i mjehuriće kroz sloj tekućine u koji su čepovi djelomično uronjeni. Poklopci imaju rupe ili nazubljene proreze koji dijele paru u male mlaznice kako bi se povećala površina njezina kontakta s tekućinom. Ograničenje njihove uporabe leži u visokoj cijeni zbog povećane potrošnje metala. Osim toga, ladice s poklopcem imaju povećan hidraulički otpor i sklone su začepljenju.

Diskovi ventila pokazuju visoku učinkovitost pri velikim intervalima opterećenja zbog mogućnosti samoregulacije. Ovisno o opterećenju, ventil se pomiče okomito, mijenjajući slobodnu površinu za prolaz pare, a maksimalni presjek je određen visinom uređaja koji ograničava podizanje. Ventili se izrađuju u obliku ploča okruglog ili pravokutnog presjeka s gornjim ili donjim limiterom podizanja. Nedostatak diskova ventila je visok hidraulički otpor.

Neispravne ploče su najjednostavnijeg dizajna i imaju nizak hidraulički otpor. Karakterizira ga odsutnost preljevnih uređaja. Ali ova vrsta ladica ima nisku učinkovitost prijenosa mase, uzak raspon opterećenja parom i tekućinom.

Cjevaste filmske destilacijske kolone sastoje se od snopa okomitih cijevi, na čijoj unutarnjoj površini teče tekućina u tankom filmu, u interakciji s parom koja se diže kroz cijevi. Promjer korištenih cijevi je 5-20 mm. Učinak filmskog aparata povećava se smanjenjem promjera cijevi. Cjevasti stupovi karakteriziraju jednostavnost proizvodnje, visoki koeficijenti prijenosa mase i vrlo niski hidraulički otpor kretanju pare. Višecijevni i dugocijevni stupovi s umjetnim navodnjavanjem imaju znatno manje ukupne dimenzije i težinu od stupova s ​​ladicama.

Sva postrojenja za destilaciju, neovisno o vrsti i izvedbi kolona, ​​dijele se na šaržne i kontinuirane jedinice.

U destilacijskim postrojenjima periodičnog rada, početna smjesa se ulijeva u destilacijske kocke, gdje se održava kontinuirano vrenje uz stvaranje para. Para ulazi u stupac koji se navodnjava dijelom destilata. Drugi dio destilata iz refluksnog kondenzatora ili naknadnog hladnjaka, ohlađen na određenu temperaturu, ulazi u zbirku gotovog proizvoda. U šaržnim kolonama, rektifikacija se provodi sve dok tekućina u kocki ne postigne željeni sastav. Zatim se zaustavlja zagrijavanje kocke, ostatak se izlije u kolektor, a početna smjesa se ponovno učitava u kocku za destilaciju. Postrojenja za šaržnu destilaciju uspješno su korištena za odvajanje malih količina smjesa. Veliki nedostatak postrojenja za šaržnu destilaciju je pogoršanje kvalitete gotovog proizvoda (destilata) tijekom procesa, kao i gubitak topline tijekom periodičnog istovara i punjenja kocke. Ti se nedostaci otklanjaju kontinuiranim ispravljanjem.

Kontinuirani stupovi sastoje se od donjeg (ispušnog) dijela, u kojem se hlapljiva komponenta uklanja iz tekućine koja teče prema dolje, i gornjeg (jačajućeg) dijela, čija je svrha obogaćivanje dižućih para hlapljive komponente. Shema instalacije za kontinuiranu destilaciju razlikuje se od periodične destilacije po tome što se kolona kontinuirano napaja početnom smjesom određenog sastava s konstantna brzina; gotov proizvod dosljedne kvalitete također se kontinuirano povlači.

Svrha proračunskog proračuna destilacijske kolone za odvajanje binarne smjese etil alkohol-dekan je određivanje promjera kolone, broja kontaktnih uređaja u ojačavajućim i ispušnim dijelovima kolone, visine kolone, hidraulički otpor ploče i stupa u cjelini za dane sastave početne smjese, brzinu protoka početne smjese i tlak u stupcu.

3. Shema postrojenja za destilaciju

1 - tijelo stupa;

2- ploča;

3- ploča za hranu;

4- grijač hrane;

5- kotao;

6- deflegmator;

7- kondenzator (hladnjak);

8- hidraulički zatvarač;

GF , GV , G R , G D, GW , - molarne brzine protoka sirovine, para koje dolaze s vrha kolone, refluksa, destilata i ostatka.

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

4. Predviđeni dio

4.1 Materijalna bilanca

Neka su GD i GW masovni troškovi

destilat i PDV ostatak, kg/h

Jednadžba materijalne ravnoteže:

GD+ GW = GF - po strujama;

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

GF =9 t/h=9000 kg/h

Iz sustava jednadžbi materijalne ravnoteže određujemo:

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

Preračunajmo koncentracije iz masenih udjela u molske udjele:

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

M(S10N22)VK = 142,29 kg/kmol, [7, str.637]

Prehrana:

XF ==

Destilat:

XD ==

PDV ostatak:

XW==

stol 1

Prema dijagramu sastav-kompozicija (x-y), koji smo izgradili prema podacima o faznoj ravnoteži odvojenog binarnog sustava nalazimo:

0,964? molni udio NC u pari u ravnoteži s tekućinom za napajanje.

Izračunajte minimalni broj refluksa:

Rmin = (0,980-0,964) / (0,964-0,735) \u003d 0,016 / 0,23 = 0,0696

Broj operativnog 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

Napravimo jednadžbe radnih linija:

a) za gornji (ojačavajući) dio stupa:

y=0,281x + 0,705

b) za donji (iscrpni) dio stupca:

y=1,28x - 0,032

4.2 Određivanje brzine pare i promjera stupca

Prosječna koncentracija tekućine:

a) vrh stupca

b) Donji dio stupca:

Prosječne koncentracije pare (prema jednadžbi radnih vodova):

a) vrh stupca

b) Donji dio stupca:

Nalazimo prosječne temperature pare i prema dijagramu temperatura-sastav, sastav (t-x, y, koji gradimo iz ravnotežnih podataka:

86 0S; = 146 0S.

Prosječne molarne mase pare:

a) vrh stupca

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

b) dno stupca:

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

Određujemo prosječnu gustoću pare:

Prosječna gustoća pare u koloni:

Temperature flegma i donje tekućine nalazimo prema dijagram t-x,y za XD i XW:

79 0S; 88,50°C.

a) gustoća tekućine NC pri 790C; =736,43 kg/m3;

b) gustoća tekućine VC na 88,50C; =667,6 kg/m3

Prosječna gustoća tekućine u stupcu:

702,0 kg/m3;

Najveća dopuštena brzina pare u koloni može se odrediti formulom: .

Cmax koeficijent se izračunava po formuli:

Smax = gdje:

H - udaljenost između diskova = 0,3-0,4 m, uzmite H = 0,4 m;

q- linearna gustoća navodnjavanja, odnosno omjer volumnog protoka tekućine prema perimetru drenaže P (duljina drenažne šipke); q=q0= 10 - 25 m2/h, uzeti q=10 m2/h;

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

Cmax == 0,0812

0,0812=1,436m/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 promjer stupa:

Biramo najbliži veći promjer stupa D=1000 mm

Tada je stvarna brzina:

Odredite opseg odvoda P:

P \u003d (0,7? 0,75) D. Prihvaćamo P \u003d 0,72 D \u003d 0,72m;

b=D/2

i koeficijent dinamičke viskoznosti tekuće smjese µ pri prosječnoj temperaturi u koloni:

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

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

Definiramo djelo:

Nalazimo sa sl. 7.4. prosječna učinkovitost ploča

Duljina puta tekućine na ploči m.

Prema sl. 7.5. nalazimo korekciju za duljinu puta, budući da<0,9 м, то =0

Izračunavamo broj stvarnih ploča u gornjem i donjem dijelu stupca:

5,56, prihvatiti 6;

5.56, prihvatiti 6.

Ukupan broj ploča u koloni:

S maržom od 15% -20% \u003d 1,15 12 \u003d 13,8;

Prihvaćamo n = 14 ploča.

Visina pločastog dijela stupa:

\u003d (14-1) 0,4 \u003d 5,2 m.

Redni broj stvarne ploče s hranom:

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

1,15 6 = 6,9; prihvatiti 7. Broj tanjura za hranu n=7.

4.4 Hidraulički proračun stupa

4.4.1 Hidraulički otpor ladice jednak je zbroju gubitaka tlaka na suhoj posudi i u tekućem sloju:

a) vrh stupca:

Gubitak tlaka na ploči koja se ne navodnjava

koeficijent otpora; za disk ventila s potpuno otvorenim ventilom \u003d 3,63;

brzina pare u rupi, m/s;

gdje je udio slobodnog presjeka ploče,

1,744 kg/m3? prosječna gustoća pare na vrhu kolone.

Gubitak glave u sloju tekućine:

visina odvodne šipke, m; približno prihvatiti 50-70 mm;

tekuća povratna voda iznad odvodne šipke;

Prosječna gustoća tekućine;

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

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

Određujemo otpor ploče za navodnjavanje:

652,1+399,4=1052 Pa

b) dno stupca:

Otpornost na suho posuđe:

Prosječna gustoća pare na dnu kolone.

Prosječna molarna masa tekućine 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.

Volumenski protok tekućine u donjem dijelu kolone:

Potpora za tekućinu iznad odvodne šipke:

Otpor sloja tekućine na ploči:

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

Otpor ploče navodnjavanja:

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

Ukupni otpor svih ploča:

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

4.4.2 Provjera rada ploča

Provodi se prema vrijednosti uvlačenja tekućine između ladica ili prema propusnosti uređaja za preljev.

Ploča radi postojano na:

Visina sloja pjenaste tekućine u preljevnom džepu, m;

y - polazak padajućeg mlaza, m;

b - maksimalna širina preljevnog džepa (strelica segmenta);

Visina sloja nepjenaste tekućine u silaznom vodu, m;

Relativna gustoća pjenaste tekućine;

za slabo i srednje pjene tekućine,

prihvatiti: .

Visina sloja lake tekućine:

otpornost na posude,

Gradijent razine tekućine na ploči, m

Za ladice ventila možete uzeti \u003d 0,005-0,010 m.

Otpor na kretanje tekućine u preljevu

Brzina tekućine u minimalnom dijelu preljevnog džepa.

prigušnica za odvajanje smjese stupca

za srednje i slabo pjene tekućine prihvaćamo: .

brzina kojom se dižu mjehurići u obliku gljive.

prosječni koeficijent površinske napetosti tekućine pri prosječnoj temperaturi u stupcu:

(79+88,5)/2=83,75°C.

Koeficijent površinske napetosti: pri temperaturi u stupu tav=83,75 0S (nk)=16,05 10-3 N/m;

(vc) = 17,16 10-3 H/m,

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

Brzina rasta mjehurića u obliku gljive:

Brzina tekućine u minimalnom dijelu preljevnog džepa:

Otpor na kretanje tekućine u preljevu:

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

Visina sloja lake tekućine:

Polazak aviona

Uvjet /B/ je ispunjen:

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

Uvjet /S/ je ispunjen:

0,054 < 0,153

Radna brzina pare u otvoru posude ne smije biti manja od minimalne brzine pare u otvoru pladnja, čime se osigurava da ladica ventila ne pokvari:

14,36 > 3,371;

>?uvjet je zadovoljen.

4.5 Toplinski proračun instalacije

4.5.1 Potrošnja topline koju para daje vodi tijekom kondenzacije u deflegmatoru:

toplina kondenzacije pare J/kg;

4.5.2 Potrošnja topline koju prima donja tekućina iz ogrjevne pare u kotlu:

Na 79 0S;

Na 88,5 0S;

Na 80,1 0S.

Sve vrijednosti toplinskih kapaciteta nalazimo iz priručnika:

Na 79°C: C = 3226,3

C \u003d 2424,3 [8, str. 281]

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

Na 88,5°C: C = 3435,8

C = 2501,1 [8, str. 281]

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

Na 80,10°C: C = 3268,2

C = 2428,1

1,03 = 1524802

4.5.3 Potrošnja topline u grijaču pare

Na 0S: = 2891,1

2290,3

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

4.5.4 Potrošnja topline koju destilat daje vodi u hladnjaku

U 0S: = 2933

2306,3 .

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

4.5.5 Potrošnja topline koju dobiva voda iz ostatka destilacije u hladnjaku

Na 0C: \u003d 3008,42

2339 .

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

4.5.6 Potrošnja pare za grijanje s tlakom =4 atm i stupnjem suhoće x=95%

a) u kotlu:

specifična masena toplina kondenzacije ogrjevne pare pri tlaku od 4 at.,

b) u grijaču hrane:

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

Potrošnja rashladne vode kada se zagrije za 20 0C

a) u deflegmatoru:

Toplinski kapacitet vode na 20 0C

b) u hladnjaku za destilate:

c) u hladnjaku za ostatke posude:

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

4.6 Određivanje promjera mlaznice

Spajanje cijevne armature na aparat, kao i tehnoloških cjevovoda za dovod i ispuštanje raznih tekućih i plinovitih proizvoda, izvodi se pomoću spojnica ili vodovodnih cijevi, koje mogu biti odvojive i jednodijelne. U skladu s uvjetima održavanja, češće se koriste različiti priključci (prirubnički priključci).

Čelični prirubnički spojevi su standardizirani i predstavljaju cijevi izrađene od cijevi s prirubnicama zavarenim na njih ili kovane istovremeno s prirubnicama. Ovisno o debljini stijenke, ogranci armature su tankih i debelih stijenki, što je uzrokovano potrebom da se rupa u stijenci aparata ojača razdjelnom cijevi različite debljine stijenke.

Promjeri spojnica određuju se volumnom brzinom protoka tekućine Q ili pare i njihovom preporučenom brzinom w.

Snaga se na stup dovodi pumpom (prisilno kretanje :), uzimamo 1,5 m / s. Flegm, donja tekućina i donji ostatak teče gravitacijom (), uzimamo 0,3 m / s. Za pare uzimamo 30 m / s.

4.6.1 Promjer mlaznice za ulazak u dovodni stup:

Na dovodnoj temperaturi = 80,1 0S, nalazimo iz referentnih knjiga

Gustoća snage:

0,00138 m?/kg

720,693 kg/m?.

Volumetrijska potrošnja energije:

m/s - brzina tekućine tijekom ubrizgavanja.

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

4.6.2 Promjer refluksne mlaznice

Maseni protok refluksa

Određujemo gustoću NC pri vršnoj temperaturi od 79 0C: .

Volumenski protok refluksa:

0,00068 m?/s

m / s - brzina protoka flegma (gravitacije).

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

4.6.3 Promjer izlaza pare iz kolone

Maseni protok para:

Gustoća pare:

1,595 kg/m?

Volumenski protok pare:

1,126 m?/s

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

4.6.4 Promjer mlaznice za izlaz donje tekućine iz stupca

U prvoj aproksimaciji, molarne brzine protoka pare i tekućine se ne mijenjaju po visini kolone (osim napojne ploče, budući da u nju ulazi početna smjesa), budući da se tijekom kondenzacije jednog mola VC iz pare, jedan mol NC ispari iz tekućine. Ako su molarne mase NC i VC bliske, tada se maseni protok ne mijenja po visini stupca. Inače, maseni protok tekućine na dovodnoj ladici može biti vrlo različit od brzine protoka donje tekućine.

Prosječna molarna masa hrane:

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

Molarna potrošnja hrane:

0,035 kmol/s

Molarna potrošnja refluksa:

0,0109 kmol/s

Molarni protok donje tekućine:

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

Maseni protok kubične tekućine:

0,0459 142,29 \u003d 6,531 kg / s Gustoća donje tekućine približno je jednaka:

88,50°C.

Volumetrijski protok donje tekućine:

0,0098 m?/s

m / s - donja tekućina teče gravitacijom.

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

4.6.5 Promjer izlazne mlaznice ostatka

Volumetrijska potrošnja ostatka PDV-a:

94,80°C.

0,0018 m?/s

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

4.6.6 Promjer spojnice za uvođenje smjese para i tekućine u kocku stupa

Maseni protok smjese para i tekućina

6,531- = 5,323 kg/s

Gustoća pare:

Apsolutni pritisak u kocki kolone

tlak zraka;

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

Normalan tlak, = 1 atm;

101325 + 15368,5 = 116693,5 Pa.

5,525 kg/m?

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

Volumetrijski protok smjese para i tekućina (u granicama):

0,963 m?/s

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

4.6.7 Promjer priključka dovodnog grijača

Gustoća pare pri apsolutnom tlaku od 4 atm. = 2,12 kg/m?.

Volumen protoka pare:

0,098 m?/s

40 m/s - brzina pare.

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

4.6.8 Promjer priključka kotla

Volumen protoka pare:

0,354 m?/s

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

4.6.9 Promjer mlaznice deflegmatora

Prihvaćamo gustoću vode = 1000 kg / m?

Volumen protoka vode:

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

4.6.10 Promjer priključka hladnjaka destilata

0,002406 m?/s

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

4.6.11 Promjer okova za donji hladnjak

0,00217 m?/s

Promjer mlaznice:

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

Odabiremo standardni promjer okova prema tablici 10.2

5. Izbor standardnih dijelova

5.1 Priključci

Spajanje cijevne armature na aparat, kao i tehnoloških cjevovoda za dovod i ispuštanje raznih tekućih ili plinovitih proizvoda, izvodi se pomoću spojnica ili ulaznih cijevi, koje mogu biti odvojive i jednodijelne. Prema uvjetima održavanja, češće se koriste odvojivi spojevi (prirubnički priključci).

Čelični prirubnički spojevi su standardizirani i predstavljaju cijevi izrađene od cijevi s prirubnicama zavarenim na njih ili kovane istovremeno s prirubnicama. Ovisno o debljini stijenke, ogranci armature su tankih i debelih stijenki, što je uzrokovano potrebom da se rupa u stijenci aparata ojača razdjelnom cijevi različite debljine stijenke.

Dizajn standardnih čeličnih zavarenih prirubničkih nazuvica: sa zavarenom ravnom prirubnicom i otvorom tankih stijenki

Glavne dimenzije razvodnih cijevi, standardne čelične prirubničke armature tankih stijenki na.

Ime
Ulazna snaga
Ulaz sluzi
Uklanjanje pare iz kolone
Donji izlaz tekućine
Prinos ostatka PDV-a
Ulaz pare u kotao
Ulaz vode u deflegmator

5.2 Podrška stroja

Ugradnja kemijskih aparata na temelje ili posebno noseće konstrukcije provodi se uglavnom uz pomoć nosača. Samo uređaji s ravnim dnom postavljaju se izravno na temelje.

Ovisno o radnom položaju aparata razlikuju se nosači za vertikalne aparate i nosači za horizontalne aparate. Vertikalni uređaji se obično postavljaju ili na stalke kada se postavljaju ispod u prostoriji, ili na obješene šape kada se uređaj postavlja između stropova u prostoriji ili na posebne čelične konstrukcije.

Dizajn standardnih cilindričnih nosača za čelične zavarene stupove s vanjskim vijčanim stupovima.

Nosač odabiremo prema promjeru.

Glavne dimenzije cilindričnih nosača za stupne aparate

5.3 Prirubnice

U kemijskim aparatima, za odvojivo spajanje čeličnih kućišta i pojedinih dijelova, prirubnički spojevi su pretežno okruglog oblika. Na prirubnicama su cijevi, spojni elementi itd. pričvršćeni na aparat. Prirubnički spojevi moraju biti čvrsti, kruti, čvrsti, dostupni za montažu, demontažu i popravak. Prirubnički spojevi standardizirani su za cijevi i cijevne spojeve te zasebno za uređaje.

Izrada standardnih čeličnih ravnih prirubnica za zavarivanje cijevi i cijevne spojnice

Dizajn standardnih čeličnih ravnih prirubnica za zavarivanje s glatkom brtvenom površinom

Prirubnice za cijevi i cijevne spojeve čelične ravno zavarene s veznom izbočinom na.

Ime
Ulazna snaga
Ulaz sluzi
Uklanjanje pare iz kolone
Donji izlaz tekućine
Prinos ostatka PDV-a
Unošenje smjese para i tekućina u kocku kolone
Ulaz pare u dovodni grijač
Ulaz pare u kotao
Ulaz vode u deflegmator
Ulaz vode u hladnjak destilata
Ulaz vode u donji hladnjak ostataka

Prirubnice za uređaje čelične ravno zavarene na.

Dno je jedan od glavnih elemenata kemijskih aparata. Cilindrični potpuno zavareni trupovi i horizontalnih i vertikalnih aparata ograničeni su s obje strane dnom. Oblici dna su eliptični, poluloptasti, u obliku sfernog segmenta, konusni i cilindrični. Najčešći oblik je eliptični. Oni su napravljeni vruće žigosanje od ravnih okruglih praznih dijelova, koji se sastoje od jednog ili više dijelova, zavarenih zajedno.

Dizajn eliptičnog dna (sl. 7.1, a)

Promjer aparata D=1000 mm.

Dimenzije eliptičnog dna s prirubnicom s unutarnjim promjerom baze

6. Sigurnosne mjere i opće informacije o komponentama smjese

Proizvodna oprema. Opći sigurnosni zahtjevi.

1. Građevinski materijali proizvodne opreme ne smiju imati opasan i štetan učinak na ljudski organizam u svim navedenim načinima rada i predviđenim radnim uvjetima, kao i stvarati situacije opasnosti od požara i eksplozije.

2. Dizajn proizvodne opreme mora isključiti, u svim predviđenim načinima rada, opterećenja na dijelove i montažne jedinice koja mogu uzrokovati oštećenja koja predstavljaju opasnost za radnike.

3. Dizajn proizvodne opreme i njezinih pojedinih dijelova mora isključiti mogućnost njihovog pada, prevrtanja i spontanog pomaka.

4. Dijelovi proizvodne opreme (uključujući cjevovode hidrauličkih, parnih, pneumatskih sustava, sigurnosne ventile, kabele itd.), čija mehanička oštećenja mogu uzrokovati opasnost, moraju biti zaštićeni štitnicima ili smješteni tako da se spriječi slučajna oštećenja radnika ili alata za održavanje.

5. Proizvodna oprema mora biti otporna na vatru i eksploziju pod predviđenim radnim uvjetima.

6. Projekt proizvodne opreme napajane električnom energijom mora sadržavati uređaje (sredstva) za osiguranje električne sigurnosti: ograde, uzemljenje, uzemljenje, izolaciju dijelova pod naponom.

7. Dizajn proizvodne opreme mora isključiti opasnost uzrokovanu prskanjem vrućih materijala i tvari koje se obrađuju i (ili) koriste tijekom rada.

8. Sustav upravljanja mora osigurati njegov pouzdan i siguran rad u svim predviđenim načinima rada proizvodne opreme i pod svim vanjskim utjecajima predviđenim uvjetima rada. Sustav upravljanja trebao bi isključiti stvaranje opasnim situacijama zbog povrede od strane radnika (radnika) redoslijeda kontrolnih radnji.

Tijekom rada destilacijske kolone moraju se poštivati ​​sljedeća sigurnosna pravila:

1. Prije puštanja u rad, destilacijski stup se mora pregledati, podvrgnuti ispitivanju čvrstoće na pritisak; provjerena je upotrebljivost i spremnost za rad svih pripadajućih aparata i cjevovoda, ispravnost instrumentacije, regulatora temperature i tlaka u koloni, mjerača razine tekućine u donjem dijelu kolone, prijemnika ispravljenih proizvoda i spremnika za ostatke.

2. Puštanje u pogon destilacijskog postrojenja mora se izvesti strogo u propisanom redoslijedu, koji mora biti naznačen u tehnološkoj uputi.

3. Tijekom rada destilacijskih kolona potrebno je kontinuirano pratiti procesne parametre i ispravnost opreme.

4. Zimi na otvorenim pogonima, najmanje jednom u smjeni, potrebno je provjeriti stanje stupova, produktovoda, vodova, odvodnih grana na parovodima i aparatima, odvodnih vodova i sl. Tijekom tog razdoblja potrebno je osigurati kontinuirano kretanje tekućine u komunikacijama (osobito s vodom) kako bi se spriječilo njihovo pucanje. Odvodni i odvodni vodovi, kao i najopasnija područja za opskrbu vodom, lužinom i drugim smrznutim tekućinama, moraju biti izolirani.

5. Potrebno je osigurati da se oštećena područja toplinske izolacije destilacijskih stupova i njihovih nosača pravovremeno ispravljaju. Toplinska izolacija mora biti čista, u dobrom stanju i projektirana tako da se u slučaju propuštanja ne mogu stvarati skriveni tokovi tekućine kroz tijelo.

6. Ako se otkriju propuštanja u destilacijskim stupovima, izmjenjivačima topline i drugim uređajima, potrebno je dopremiti vodenu paru ili dušik do točaka prolaza kako bi se spriječilo moguće paljenje ili stvaranje smjese eksplozivnih koncentracija.

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

Komponente izvorne smjese.

Decan je bezbojna, zapaljiva tekućina s blagim mirisom benzina. Dekan je netopiv u vodi, slabo topiv u etanolu i lako topiv u nepolarnim otapalima. Plamište 47?S, temperatura samozapaljenja 208?S.

Dekan spada u klasu zasićenih ugljikovodika. Kemijski najinertniji među organskim spojevima, zasićeni ugljikovodici su ujedno i najjači lijekovi. U praksi djelovanje zasićenih ugljikovodika slabi zbog njihove zanemarive topljivosti u vodi i krvi, zbog čega su visoke koncentracije u zraku nužne za stvaranje opasnih koncentracija u krvi. Toksično djelovanje: ima narkotički učinak zbog visoke lipofilnosti.

MPC para dekana u zraku radnog prostora je 300 mg/m?. U uvjetima akutne izloženosti može se primijetiti omamljivanje, glavobolja, mučnina, povraćanje, usporavanje pulsa. U slučaju trovanja zvati

hitna medicinska pomoć. Uklonite žrtvu iz zone infekcije na svježi zrak, osigurajte mir.

Individualna zaštita. Pogodno za niske koncentracije

filtrirajuća industrijska plinska maska ​​marke A. Pri vrlo visokim koncentracijama - plinske maske za izolaciju crijeva s prisilnim dovodom zraka. U slučaju duljeg kontakta - zaštita kože: rukavice,

pregače s nepropusnim premazom; maske se moraju koristiti za zaštitu očiju. Mjere prevencije. Brtvljenje opreme i komunikacija, pravilno prozračivanje prostora. Potreban liječnički pregledi zaposlenika jednom u 12 mjeseci tijekom rada vezanog uz ispuštanje dekana i drugih zasićenih ugljikovodika.

Etilni alkohol (etanol, metilkarbinol) je zapaljiva, bezbojna tekućina karakterističnog mirisa, koja se miješa u bilo kojem omjeru s vodom i mnogim organskim otapalima. Plamište 13°C, temperatura paljenja 365°C.

Etanol se koristi za sintezu mnogih organskih spojeva, za proizvodnju SC metodom Lebedev, u industriji alkohola-votke i pivarstva, kao otapalo za lakove, za ekstrakciju itd.

MPC para etilnog alkohola u zraku radnog prostora je 1000 mg/m?. Opća priroda djelovanja: lijek koji prvo uzrokuje uzbuđenje, a zatim paralizu središnjeg živčanog sustava. U ljudskom tijelu etanol se pretvara u acetaldehid i octenu kiselinu, što dovodi do toksičnih oštećenja svih organa i tkiva. Uz dugotrajno izlaganje visokim dozama, može uzrokovati teške organske bolesti živčanog sustava, jetre, kardiovaskularnog sustava i probavnog trakta. . Akutno trovanje parama etilnog alkohola na radu (bez gutanja) praktički je malo vjerojatno, čak i ako se uzme u obzir da sav udahnuti alkohol ostaje u tijelu. Slučajevi kroničnog trovanja parama etilnog alkohola nisu poznati.

Etanol u svom čistom obliku uzrokuje suhu kožu kod radnika, a povremeno i stvaranje pukotina.

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

U slučaju trovanja etilnim alkoholom potrebno je pozvati hitnu pomoć medicinska pomoć. Ako je žrtva pri svijesti, ali ima jaku slabost, letargiju, pospanost, tada mu prije dolaska liječnika možete dati ponjušiti vatu navlaženu amonijakom i isprati želudac. Za pranje želuca potrebno je popiti 1-1,5 litara vode s dodatkom sode bikarbone (1 žličica sode na 1 litru vode), nakon čega treba izazvati gag refleks. Postupak možete ponoviti nekoliko puta. Zatim je žrtvu potrebno zagrijati, jer alkohol dovodi do širenja površinskih žila kože, a to doprinosi brzo hlađenje organizam. Preporuča mu se da popije jak čaj ili kavu. U prisutnosti tabletiranog aktivnog ugljena, žrtvi možete dati do 20 tableta.

Individualna zaštita. Temeljita zaštita dišnih organa. Korištenje filtarske industrijske plinske maske marke A. Zaštita kože (kombinezon, zaštitne rukavice) i očiju (maske, zaštitne naočale).

Mjere prevencije: brtvljenje opreme i komunikacija, nedostupnost etilnog alkohola, rad na objašnjavanju, propisno prozračivanje prostora.

Mjere zaštite od požara. Komponente početne smjese (dekan, etilni alkohol) su zapaljive tekućine. Spremnici, procesna oprema, cjevovodi i uređaji za punjenje i drenažu povezani s prihvatom, skladištenjem i premještanjem etilnog alkohola, moraju biti zaštićeni od statična struja. Električna oprema mora biti protueksplozijska. Sredstva za gašenje požara: pijesak, azbestna deka, aparati za gašenje požara ugljičnim dioksidom. .

7. Popis korištene literature

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

2. Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Primjeri i zadaci za tečaj PAKhT. L.: Kemija, 1987-.576 str.

3. Ramm V.M. apsorpcija plinova. M.: Kemija, 1976.-655 str.

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

5. Osnovni procesi i aparati kemijske tehnologije / Ed. Yu.I. Dytnersky. Vodič za dizajn. M.: Kemija, 1991-496s.

6. Aleksandrov I.A. Uređaji za destilaciju i apsorpciju. M.: Kemija, 1978.-280 str.

7. Priručnik kemičara. Svezak II Osnovna svojstva anorganskih i organskih spojeva. L., M.: Kemija, 1964.-1168 str.

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

9. Tipični stupni aparat: vodič, Kazan, 1982.-20 str.

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

11. Lashchinsky A.A. Projektiranje zavarenih kemijskih aparata. Imenik. L.: Mashinostroenie, 1981.-382 str.

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

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

14. Lashchinsky A.A., Tolchinsky A.R. Osnove projektiranja i proračuna kemijske opreme. Imenik. L .: Mashinostroenie, 1970-752.

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

16. Priručnik petrokemičara, svezak 1. / Ed. Ogorodnikova S.K. M.: 1978. - 496 str.

Hostirano na Allbest.ru

Slični dokumenti

Određivanje brzine pare i promjera stupca, broja ploča i visine stupca. Hidraulički proračun ploča. Toplinski proračun stupa. Izbor dizajna izmjenjivača topline. Određivanje koeficijenta prijenosa topline za vodu. Proračun hladnjaka za destilat.

seminarski rad, dodan 07.01.2016


Proračun destilacijske kolone kontinuiranog rada za odvajanje binarne smjese aceton-voda. Materijalna bilanca stupa. Brzina pare i promjer stupca. Hidraulički proračun ladica, određivanje njihovog broja i visine stupca. Toplinski proračun instalacije.

seminarski rad, dodan 02.05.2011


Rektifikacija kao metoda odvajanja tekućih smjesa u industriji. Određivanje dimenzija stupa. Hidraulički proračun ploča i tlaka u kocki. Proračun pumpe, grijača sirovine, deflegmatora i kotla. Toplinska i materijalna ravnoteža stupa.

seminarski rad, dodan 07.02.2015


Materijalna ravnoteža kolone i radni omjer refluksa. Prosječni maseni protok tekućine za vrh i dno kolone. Volumetrijski protok pare i tekućine. Hidraulički proračun destilacijske kolone. Toplinski proračun instalacije i armature.

seminarski rad, dodan 04.05.2015


Karakteristike procesa rektifikacije. Tehnološki sustav destilacijsko postrojenje za odvajanje smjese heksan-toluen. Materijalna bilanca stupa. Hidraulički proračun ploča. Određivanje broja ploča i visine stupa. Toplinski proračun instalacije.

seminarski rad, dodan 17.12.2014


Periodična rektifikacija binarnih smjesa. Postrojenja za kontinuiranu destilaciju za odvajanje binarnih smjesa. Proračun hladnjaka ostatka PDV-a, visina plinsko-tekućeg sloja tekućine. Određivanje brzine pare i promjera stupca.

seminarski rad, dodan 20.08.2011


Određivanje brzine pare i proračun promjera destilacijske kolone. Konstrukcija krivulja izobare pare i tekućine, ovisnost dijagrama zasićenih para o temperaturi, konstrukcija izobare. Proračun kondenzatora-hladnjača, promjera armature i kotla.

seminarski rad, dodan 25.09.2015


Kolona za kontinuiranu destilaciju s posudama za sito, proračun materijalne bilance. Destilat, ostatak destilacije i molarna brzina dodavanja. Hidraulički proračun ploča. Broj ploča i visina stupca. Duljina puta tekućine na ploči.

kontrolni rad, dodano 15.03.2009


Tehnološki temelji procesa rektifikacije, njegove faze i principi. Određivanje minimalnog broja ploča, omjera refluksa i promjera stupca. Toplinski i konstruktivno-mehanički proračun instalacije. Proračun toplinske izolacije. Automatizacija procesa.

seminarski rad, dodan 16.12.2015


Materijalna bilanca procesa rektifikacije. Proračun omjera refluksa, brzine pare i promjera stupca. Toplinski proračun destilacijske kolone. Proračun opreme: bojler, deflegmator, hladnjaci, grijač. Proračun promjera cjevovoda.

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

Analiza čvrstoće za ispitne uvjete nije potrebna ako je projektni tlak u ispitnim uvjetima manji od projektnog tlaka pri radni uvjeti pomnoženo s 1,35[ 20]/[].

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

Dna, kao i školjke, jedan su od glavnih elemenata tehnoloških aparata. Cilindrični potpuno zavareni trupovi i horizontalnih i vertikalnih aparata ograničeni su s obje strane dnom. Dno je integralno povezano s školjkom.

Oblik dna je eliptičan, poluloptast, u obliku sfernog segmenta, konusni, ravni i torusferični. Konusno i ravno dno dolazi sa ili bez prirubnica, dok eliptično dno dolazi samo s prirubnicama.

Najčešći oblik dna u zavarenim tehnološkim aparatima je eliptični s šiljkom na cilindru.

Dna s vanjskim promjerima baze koriste se za trupove od cijevi, a dna s unutarnjim promjerima baze koriste se za trupove valjane od limova.

Proračun eliptičnog dna koji radi pod unutarnjim tlakom sastoji se u određivanju izračunate debljine stijenke S.

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

Izračun dna je moguć i po unutarnjem promjeru baze i po vanjskom. Prilikom izračuna po promjeru, nazivna debljina stijenke određuje se formulom, mm:

U ovom slučaju, omjer definiranih parametara trebao bi biti:

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

Ovdje su dubine izbočine, m.

Prilikom izračunavanja po promjeru, bez obzira na omjer parametara koji određuju gdje je vanjski polumjer zakrivljenosti na vrhu dna, m. Ovdje je dubina izbočine, m.

Za standardna dna i stoga.

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

Vrijednost u opći pogled određuje se formulom: dodatak za koroziju ili drugu vrstu kemijskog djelovanja radnog okruženja na materijal, mm, dodatak za eroziju ili drugu vrstu mehaničkog djelovanja medija na materijal, mm, dodatni dodatak iz tehnoloških i instalacijskih razloga , mm, dodatak za okolinu veličine do najbliže veličine u asortimanu , mm.

Za razliku od dna, koja su trajno spojena na školjku tijela, poklopci su odvojive jedinice ili dijelovi aparata koji hermetički zatvaraju tijelo. Poklopci u uređaju služe za praktičnost montaže, pregleda i popravka jedinica uređaja.

Položaj poklopaca u aparatu može biti gornji, donji i bočni. Oblik korice je okruglog, pravokutnog i oblikovanog. Najčešći su okrugli poklopci, budući da su tehnološki napredniji u proizvodnji.

Okrugli poklopci su u osnovi polukuglasto ili eliptično dno s prirubnicom zavarenom na njega. Ista prirubnica je zavarena na tijelo aparata. Za pričvršćivanje poklopca na tijelo koriste se vijci ili klinovi, čije dimenzije i broj moraju biti dovoljni da osiguraju potrebnu steznu silu i nepropusnost aparata tijekom rada i ispitivanja.

Debljina stijenke poklopca izračunava se slično kao i debljina donje stijenke.

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

Debljina stijenke određuje se formulom:

gdje je c - povećanje koje se sastoji od: c 1 - dodatka za koroziju; od 2 - povećanje minus tolerancije; od 3 - tehnološko povećanje.

Koeficijent K 2 \u003d f (K 1; K 3) određuje se izračunatim nomogramom ovisno o vrijednostima koeficijenata K 1 i K 3:

Dopušteni vanjski tlak određuje se formulom:

gdje je dopušteni tlak iz stanja čvrstoće određen formulom:

Dopušteni tlak iz uvjeta stabilnosti unutar granica elastičnosti određuje se formulom:

Procijenjena duljina školjke odabire se ovisno o njezinoj konfiguraciji.

Pomoću izračunatog nomograma možete odrediti s R , [p] i l.

Dobivenu vrijednost debljine stijenke potrebno je provjeriti prema formuli [p].

Pitanje broj 4. Parametri za proračun prirubničkih spojeva.

Prirubnica - spojni dio cijevi, spremnika, osovina itd., koji se u pravilu izvodi istodobno s glavnim dijelom; obično ravni prsten ili disk s rupama za vijke ili klinove. Omogućuje nepropusnost i (ili) čvrstoću veze.

Uz pomoć prirubnica, sve vrste poklopaca, cijevi su pričvršćene na aparat, a kompozitna kućišta su međusobno povezana.

Prirubnice su čvrste i slobodne.

Jednodijelne prirubnice su jedan komad s dijelovima koji se spajaju (zavareni, lijevani), koji se koriste pri niskim i srednjim tlakovima u aparatu. Preporučljivo je koristiti labave prirubnice kada je potrebna neovisna koordinacija (u ravnini prirubnica) dijelova koji se spajaju duž rupa za vijke, kao i kada je potrebno imati prirubnice od jačeg materijala od dijelova koji se spajaju. povezani.

Prilikom projektiranja i proračuna prirubničkog spoja navodi se sljedeće:

1 konstrukcijski materijal prirubnica i vijaka (svornjaka),

2 pritisak,

3 priključka unutarnji promjer,

4 debljina stijenke aparata.

Odaberite dizajn i materijal brtve, odredite širinu brtve. Odaberite vrstu prirubničkog spoja ovisno o tlaku i temperaturi medija u aparatu.

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

1 Pronađite izračunate vrijednosti:

1,1 tanja debljina konusne čahure prirubnice,

1.2 omjer veće debljine čahure prirubnice i manje debljine,

1.3 prirubnica čahure velike debljine,

1,4 duljina prirubnice za sučeono zavarivanje .

2 Odaberite promjer vijaka (svornjaka).

3 Pronađite promjer kruga vijka.

4 Pronađite vanjski promjer prirubnice.

5 Pronađite vanjski promjer brtve.

6 Pronađite prosječni promjer brtve.

7 Pronađite efektivnu širinu jastučića.

8 Pronađite približan broj vijaka (svornjaka).

Pitanje broj 5.Određivanje geometrijskih parametara prirubničkih spojeva.

U kemijskoj industriji uglavnom se koriste sljedeće vrste prirubnica za cijevi, cijevne spojeve i aparate: čelik ravno zavaren na tijelo i čelik čeono zavaren (slika 1.2).

Prilikom projektiranja uređaja potrebno je koristiti standardne i normalizirane prirubnice. Takve se prirubnice proizvode zasebno za spojeve i cjevovode D y do 800 mm i za uređaje na D y od 400 mm i više. Proračun prirubničkih spojeva provodi se u slučajevima kada nije moguće koristiti normalizirane prirubnice zbog nedostatka prirubnica potrebnih parametara.

Proračun prirubničkog spoja zahtijeva izračun sljedećih izračunatih vrijednosti:

Prirubnica konusne čahure manje debljine

Omjeri veće debljine čahure prirubnice prema manjoj za prirubnice i vijke za sučeono zavarivanje odabiru se prema rasporedu, za ravne zavarene prirubnice;

Prihvaćaju se deblje prirubničke čahure, za ravne zavarene prirubnice;

Visina priključka prirubnice za sučeono zavareno .

Osim toga, definiraju:

Ekvivalentna debljina prirubničke čahure

za ravnu prirubnicu za zavarivanje ;

Promjer kruga vijka, m:

a) za prirubnice sučeonog zavarivanja

b) za zavarene ravne prirubnice

Vanjski promjer prirubnice, gdje ali - vrijednost ovisno o vrsti i veličini matice, m; - promjer 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 promjer brtve, gdje je širina brtve;

Efektivna širina trake, m:

a) za ravne brtve:

Na ,, kod;

b) za brtve osmerokutnih i ovalnih presjeka:

Približan broj vijaka (svornjaka)

Gdje je - korak vijka, m. Konačni broj vijaka određuje se kao najbliži veći višekratnik od četiri;

Približna debljina prirubnice

Gdje je određeno rasporedom.

Pitanje broj 6. Jačanje rupa u zidovima aparata. Proračun ojačanja rupa.

Potrebne rupe za okove i otvore u zidovima tijela, poklopcu, dnu zavarenog aparata oslabljuju zidove, pa je većina njih ojačana. Na sl. 1.7 prikazuje tipične nacrte za jačanje rupa u zidovima zavarenih uređaja. Najracionalnije i stoga poželjnije je ojačati armaturu s granom (slika 1.7, vrste ali I b). Dolje opisana metoda za jačanje pojedinačnih rupa u zidovima uređaja od plastičnih materijala koji rade pod statičkim opterećenjima primjenjuje se pod sljedećim uvjetima:

1 za okrugle rupe u stijenkama cilindričnih školjki i sfernog i eliptičnog dna

2 za okrugle rupe u stijenkama konusnih školjki i dna , gdje je α polovica kuta na vrhu stošca; ostali parametri na sl. 1,7;

3 za ovalne rupe gdje su duljine male i velike osi ovalne rupe. Prilikom izračunavanja armature ovalnih rupa koristi se parametar d - duljina glavne osi ovalnog otvora, t.j. d=

Rupa se smatra jednom ako rupa koja joj je najbliža ne utječe na nju, što je moguće kada udaljenost između središnjih osi odgovarajuće mlaznice zadovoljava uvjet gdje je A D - razmak između osi okova, m; d 1, d 2 - unutarnji promjeri prve i druge armature, m; S w1 , S w2 - debljina stijenke prvog i drugog okova, m.

Riža. 1.7. Sheme proračuna za različite izvedbe za jačanje rupa u zidovima uređaja koji rade pod statičkim opterećenjima: ali- ojačanje jednosmjernim okovom; b- obostrani spoj; u- jednosmjerna montaža i podstava; g - dvostrani okov i dva preklopa; d- prirubnica i ugradnja; e- šef

Ako je udaljenost ALI između dvije susjedne rupe bit će manje ALI D , tada se proračun utvrda može napraviti na isti način kao za jednu rupu s uvjetnim promjerom, gdje je C strukturno povećanje, m.

Najveći dopušteni promjer d D , m, jedna rupa u zidu koja ne zahtijeva dodatno ojačanje, određena je formulom gdje S" - nazivna projektna debljina stijenke tijela aparata bez strukturnog dodatka i pri ϕw = 1, m; ϕ - faktor čvrstoće zavara.

Ako je promjer rupe , tada nije potrebno jačanje rupe (i, sukladno tome, daljnji izračun). Ako , tada trebate odabrati vrstu utvrde i za nju ispuniti sljedeće uvjete.

U slučaju zavarivanja spojnice ili cijevi na zid uređaja prema shemama a i b na riža. 1.7 (najčešći slučaj u dizajnu), ojačanje rupe ovim okovom je dovoljno ako su ispunjeni sljedeći uvjeti:

s jednosmjernim spojem (shema a)

s dvostranim okovom (dijagram b)

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

Ako uvjeti (1), (2) nisu ispunjeni potrebno je u spoj uvesti dodatna pojačanja u obliku lokalnog zadebljanja stijenke okova, lokalnog zadebljanja armiranog zida ili obloge. Debljina stijenke spojnice uključene u ojačanje, na temelju racionalnog zavarivanja, ne preporuča se povećavati na više od 2 S.

Prilikom učvršćivanja rupe u početku s okovom i preklopom; 1. debljina stijenke se ne povećava, već debljina armaturne obloge S H uzeti jednaku debljini stijenke S.

Jačanje se u ovom slučaju osigurava pod uvjetima:

Za shemu u(slika 1.7)

za shemu G (4)

Ako uvjeti (3) ili (4) nisu ispunjeni, tada je potrebno povećati debljinu stijenke mlaznice S Š (do S Š< 2S), либо тол­щину накладки S H (u istim granicama) ili oboje dok se ne ispune navedeni uvjeti.

Prilikom zavarivanja spojnice ili cijevi na zid s prirubnicom prema shemi d(Sl. 1.7) dovoljno je ojačanje rupa s prirubnicom i ugradnjom ako je uvjet ispunjen

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

Jačanje rupa s gazdom prema shemi e(slika 1.7) dovoljan je ako uvjet

Širina jastučića b H (ili gazde) izračunava se po formuli

Pitanje broj 7. Vrste nosača aparata. Značajke proračuna nosača uređaja.

Ugradnja uređaja na temelj provodi se uglavnom uz pomoć nosača. Izravno na temelje postavljaju se samo uređaji s ravnim dnom, dizajnirani uglavnom za rad pod opterećenjem.

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

Prilikom postavljanja vertikalnih uređaja na otvoreno područje kada je omjer visine oslonca i promjera uređaja , Preporuča se korištenje cilindričnih ili konusnih nosača (Sl. 1, a, b) visina H "ne manje od 600 mm. Za uređaje s eliptičnim dnom ugrađenim na temelj u zatvorenom prostoru, kao i kada H/ D<5 Preporuča se korištenje nosača prikazanih na sl. 1.11 u. Prilikom vješanja uređaja između stropova ili prilikom postavljanja na posebne potporne konstrukcije koriste se šape (slika 1, d). Nosači za horizontalne cilindrične aparate mogu se ukloniti (slika 1, d, lijevo) ili kruto spojeno na aparat (slika 1.5, desno).

Riža. 1 Vrste nosača uređaja:

ali- cilindrični nosač; b- konusni oslonac; u- stalci; g. šape;

d- oslonac za sedlo

Broj sedla (Sl. 1, e) mora biti najmanje 2. U ovom slučaju, jedan nosač mora biti fiksiran, ostatak - pomičan. Udaljenost između fiksnog i pomičnog nosača odabire se tako da temperaturno rastezanje aparata između susjednih nosača ne prelazi 35 mm.

Prilikom izračuna šapa određuju se dimenzije rebara. Omjer prevjesa rebra i njegove visine l/ h(slika 1, d) preporuča se uzeti jednak 0,5. Debljina rebra određena je formulom , gdje je Gmax - maksimalna težina aparata, MN (obično se događa tijekom hidrotestiranja); n - broj šapa; Z- broj rebara u jednoj šapi (jedno ili dva); l- potporni prevjes, m; [σ] - dopušteno 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 zadovoljavati uvjet , gdje je L w ukupna duljina zavarenih spojeva, m; h w - noga zavarivanja, m (obično h w \u003d 0,008 m); [τ] w - dopušteno posmično naprezanje zavarenog materijala, MPa ([τ] w ≈ 80 MPa).

Proračun oslonaca sedla (slika 1.5) svodi se uglavnom na izbor broja oslonaca i provjeru potrebe za ugradnjom (zavarivanjem) obloge na aparat ispod potporne površine nosača. U kemijskoj industriji obično se ugrađuju 2-3 nosača. Razmotrimo izračun uređaja s dva sedlasta ležaja:

Riža. 1.2. Projektirana opterećenja u horizontalnom aparatu postavljenom na dva sedla

moment savijanja u presjeku iznad zavarenog sedlastog oslonca u slučaju njegovog klizanja duž temeljne ploče, gdje je najveća i najmanja visina potpornog rebra.

Čvrstoća stijenke aparata iz kombiniranog djelovanja unutarnjeg pritiska R a savijanje od reakcije oslonaca provjerava se u dva dijela:

u sredini raspona

iznad oslonca

gdje je koeficijent za školjke koje nisu ojačane prstenovima za ukrućenje u referentnom presjeku, određen iz grafikona ovisno o kutu oboda uređaja od strane nosača sedla b; kod ugradnje prstenova za ukrućenje u školjke u referentnom dijelu aparata; S - debljina stijenke aparata, m; C - konstruktivno povećanje, m; [b] - dopušteno naprezanje za materijal tijela aparata, MPa

U slučaju neispunjavanja uvjeta čvrstoće u sredini raspona i iznad oslonca potrebno je, odnosno, ugraditi tri oslonca ili ugraditi (zavariti) oblogu na aparat ispod potporne površine oslonca. Obično se pretpostavlja da je debljina obloge jednaka debljini stijenke tijela aparata.

Proračun cilindričnih i konusnih potpornih školjki za aparate, postavljeni na otvorenom provode se uzimajući u obzir zajedničko djelovanje aksijalnog opterećenja (gravitacija uređaja, njegovog okruženja i vanjskih uređaja koji se na njemu oslanjaju - cjevovodi, platforme, stepenice, izolacija itd.), momente savijanja od vjetra i ekscentričnih opterećenja, te također uzimajući u obzir seizmičke utjecaje za područja sa seizmičnošću većom od 7 bodova (na skali od 12 točaka). Svi stupni uređaji postavljeni na otvorenom prostoru podliježu proračunu opterećenja vjetrom ako je njihova visina H> 10 m i , kao i H< 10 m ali H>D min , gdje je D min najmanji od vanjskih promjera aparata.

Riža. 1.17. Shema proračuna uređaja

Prilikom izračuna momenata savijanja od opterećenja vjetrom, projektna shema aparata koristi se u obliku konzolne elastične stegnute šipke (slika 1.17). Aparat je podijeljen po visini na sekcije i u svim slučajevima po visini sekcije h z < 10 m. Pretpostavlja se da je težina svake dionice G koncentrirana u sredini dionice. Opterećenje vjetrom zamjenjuje se koncentriranim silama P i djelujući u vodoravnom smjeru i naneseni u sredini sekcija. Seizmičke sile se također primjenjuju horizontalno u sredini presjeka.

Proračun nosača za horizontalne aparate tipa stup izvoditi sljedećim redoslijedom.

Određivanje perioda prirodnih oscilacija aparata.

Određivanje momenta savijanja iz opterećenja vjetrom.

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

Proračun cilindričnih i konusnih nosača za stupne aparate podložne vjetru i seizmičkom opterećenju.

Pitanje broj 8.Određivanje vrste brtvi u prirubnički spojevi

Brtve za brtvljenje prirubničkih spojeva.

Za brtvljenje u prirubničkim spojevima, brtve:

nemetalni, azbest-metalni i kombinirani na spojnoj izbočini prirubnica;

nemetalni i asbometalni brtva izbočine-šupljine;

nemetalni i asbometalni u brtvi trn-utor za jako prodorne medije (vodik, helij, laki naftni proizvodi, ukapljeni plinovi);

metalni ravni u brtvi s trnom;

metalni ovalni i osmerokutni presjeci.

Sve brtve su standardizirane, pa se njihov odabir provodi odabirom s popisa brtvi u tablici GOST 15180-70.

Izbor brtvila

Obturacija (brtvljenje fiksnih odvojivih spojeva) postiže se kompresijom određenom silom, čime se osigurava nepropusnost brtvenih površina izravno jedna s drugom ili pomoću brtvi od mekšeg materijala smještenih između njih.

Najčešća je obturacija brtve, koja se koristi u spojevima niskog, srednjeg i visokog pritiska, kao i vakuum:

Obturacija bez brtve se koristi za male promjere spojnih elemenata i visoke tlakove.

Začepljenje brtve, ako je potrebno više puta rastavljati spoj (bez mijenjanja brtvi), zahtijeva brtve izrađene od visoko elastičnih materijala: gume, kože.

Nekoliko demontaža omogućuje brtve od paronita, fluoroplasta, kombiniranog metala s mekim punilom.

Jednokratna akcija su brtve od kartona, azbestnog kartona.

Oblik pečata kod svih vrsta obturacije je prstenasti, ali ponekad je pravokutni i oblikovan.

Pitanje broj 9. Redoslijed izračunavanja apsorpcijskog stupca.

Apsorpcija je proces apsorpcije plina tekućim apsorberom, u kojem je plin topiv na ovaj ili onaj stupanj. Obrnuti proces - oslobađanje otopljenog plina iz otopine - naziva se desorpcija.

Kao početni podaci postavljaju se sljedeće vrijednosti:

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

3. Stopa oporavka: α %

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

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

6. Dolazna temperatura mješavina plinova u stupcu t S

7. Tlak u stupcu R Pa

Kao rezultat izračuna određuju se: La, Dk, Nototal, ΔPt, Nmt.

Proračun apsorpcijskih stupova provodi se sljedećim redoslijedom:

1. Početna relativna molarna koncentracija apsorbirane komponente plinske faze na ulazu u apsorber

2. Konačna relativna molarna koncentracija apsorbirane komponente plinske faze na izlazu iz apsorbera

1.5 Određivanje glavnih geometrijskih dimenzija destilacijske kolone

Brzina pare mora biti ispod određene granične vrijednosti ω prev, pri kojoj počinje zahvat raspršivanja. Za sitaste ploče.

Granična vrijednost brzine pare ω unaprijed je određena prema grafikonu.

Prihvaćamo razmak između ploča H = 0,3 m, budući da

,

,

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

Promjer stupca D do određuje se ovisno o brzini i količini pare koja se diže duž stupa:

, (1.26)

Tada je promjer stupca:

Brzina pare u stupcu:

Odabir ploče tipa TSB-II

Promjer rupe d 0 =4 mm.

Visina odvodne pregrade h p =40 mm.

Aparat za kolonu D do =1600 mm - unutarnji promjer kolone

F k \u003d 2,0 m 2 - površina presjek stupaca

Izračun visine stupca

Određujemo visinu stupa ladice prema jednadžbi:

H 1 \u003d (n-1) H - visina diska dijela stupa;

h 1 - visina separatornog dijela stupa, mm., h 1 = 1000 mm prema tablici 2;

h 2 - udaljenost od donje ploče do dna, mm., h 2 \u003d 2000 mm stol2;

n je broj ploča;

H je udaljenost između ploča.

Za određivanje visine udubljenog dijela stupa koristimo stvarni broj ploča izračunat u stavku 1.4:

Prema izrazu (1.27), visina stupa jednaka je:

H k = 4,5 + 1,0 + 2,0 \u003d 7,5 m.

1.6 Proračun hidrauličkog otpora stupa

Proračun hidrauličkog otpora ploče u gornjem i donjem dijelu stupa

gdje je otpor suhe ploče, Pa; - otpor zbog sila površinske napetosti, Pa; - otpor sloja pare i tekućine na ploči, Pa.

a) Vrh stupca.

Otpornost na suho posuđe

(1.29)

gdje je ξ koeficijent otpora suhih ladica, za sito pladnju ξ=1,82;

ω 0 - brzina pare u rupama ploče:

, (1.30)

Gustoća tekućine i plina definirana je kao prosječna gustoća tekućine i plina u gornjem i donjem dijelu stupca, redom:

, (1.31)

kg/m3.

Dakle, hidraulički otpor suhe ladice je:

Godišnje.

Otpor zbog sila površinske napetosti

gdje je σ=20*10 -3 N/m površinska napetost tekućine; d 0 \u003d 0,004 m je ekvivalentni promjer utora.

Godišnje.

Otpor plinsko-tekućeg sloja uzima se jednak:

gdje je h pzh visina sloja pare i tekućine, m; ; k je omjer gustoće pjene i gustoće čiste tekućine, uzeti k=0,5; h je visina razine tekućine iznad praga odvoda, m. Prema tablici 3 h=0,01m.

Zamjenom dobivenih vrijednosti dobivamo hidraulički otpor:

Otpor svih ploča stupa:

gdje je n broj ploča.

Zatim: 2.2 Hidraulički proračun nabijenog stupa aparata za bor za radnu brzinu pare određen je mnogim čimbenicima i obično se provodi studijom izvodljivosti za svaki pojedini proces. Za destilacijske kolone koje rade u filmskom načinu rada pri atmosferskom tlaku, radna brzina može se uzeti 20% niža od stope plavljenja: (26) gdje je...

Uglavnom se koriste za destilaciju alkohola i tekućeg zraka (postrojenja s kisikom). Za poboljšanje učinkovitosti u posudama za sito (kao i u posudama za zatvaranje) stvaraju duži kontakt između tekućine i pare. 2. Teorijske osnove za proračun destilacijskih stupova s ​​posudama Postoje dvije glavne metode za analizu rada i izračunavanje destilacijskih stupova: grafičko-analitička (...

Prije ili kasnije, gotovo svaki ljubitelj domaćeg alkohola razmišlja o kupnji ili proizvodnji destilacijske kolone (RK) - uređaja za dobivanje čistog alkohola. Morate početi s opsežnim izračunom osnovnih parametara: snage, visine, promjera ladice, volumena kocke itd. Ove informacije će biti korisne i za one koji žele izraditi sve elemente vlastitim rukama i za one koji će kupiti gotov destilacijski stup (to će vam pomoći da odaberete i provjerite prodavača). Ne utječući na značajke dizajna pojedinih čvorova, razmotrit ćemo generalni principi izgradnja uravnoteženog sustava za ispravljanje kod kuće.

Shema rada stupca

Karakteristike cijevi (tsargi) i mlaznica

Materijal. Cijev uvelike određuje parametre destilacijske kolone i zahtjeve za sve jedinice aparata. Materijal za izradu bočne strane je krom-nikl nehrđajući čelik - "hrana" nehrđajući čelik.

Zbog kemijske neutralnosti, nehrđajući čelik za hranu ne utječe na sastav proizvoda, što je potrebno. Sirova šećerna kaša ili destilacijski otpad ("glave" i "repovi") destiliraju se u alkohol, stoga je glavna svrha rektifikacije maksimizirati pročišćavanje izlaza od nečistoća, a ne mijenjati organoleptička svojstva alkohola u jednom ili drugom smjeru . Neprikladno je koristiti bakar u klasičnim destilacijskim stupovima, jer se ovaj materijal malo mijenja kemijski sastav piće i pogodno je za proizvodnju destilatora (obični aparat za mjesečinu) ili pivske kolone (poseban slučaj rektifikacije).

Rastavljena stupna cijev s mlaznicom ugrađenom u jednu od ladica

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

Opcije mlaznica. Nije ispravno govoriti o karakteristikama stupca bez pozivanja na pakiranje. Prilikom ispravljanja kod kuće koriste se mlaznice s površinom kontakta od 1,5 do 4 četvorna metra. m/litra. S povećanjem površine kontaktne površine, povećava se i sposobnost razdvajanja, ali se produktivnost smanjuje. Smanjenje površine dovodi do smanjenja sposobnosti odvajanja i jačanja.

Produktivnost kolone se u početku povećava, ali zatim, kako bi zadržao snagu izlaza, operater je prisiljen sniziti stopu odabira. To znači da postoji određena optimalna veličina pakiranja, koja ovisi o promjeru stupca i omogućit će vam postizanje najbolje kombinacije parametara.

Dimenzije spiralnog prizmatičnog pakiranja (SPN) trebale bi biti manje od unutarnjeg promjera stupca za oko 12-15 puta. Za cijev promjera 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 mlaznice. Na primjer, pri dobivanju obogaćenih destilata često se koriste bakreni prstenovi promjera i visine 10 mm. Jasno je da u ovom slučaju nije cilj odvajajuća i ojačavajuća sposobnost sustava, već sasvim drugačiji kriterij – katalitička sposobnost bakra da eliminira sumporne spojeve iz alkohola.

Varijante spiralnih prizmatičnih mlaznica

Ne biste trebali ograničiti svoj arsenal na jednu, čak i najbolju mlaznicu, takvih jednostavno nema. Postoje najprikladniji za svaki određeni zadatak.

Čak i mala promjena promjera stupca ozbiljno utječe na parametre. Za procjenu, dovoljno je zapamtiti da su nazivna snaga (W) i produktivnost (ml / h) numerički jednaki površini poprečnog presjeka stupca (m²), te su stoga proporcionalni kvadrat promjera. Obratite pozornost na to pri odabiru ladice, uvijek uzmite u obzir unutarnji promjer i usporedite opcije pomoću njega.

Ovisnost snage o promjeru cijevi

Visina cijevi. Kako bi se osigurao dobar kapacitet držanja i odvajanja, bez obzira na promjer, visina destilacijske kolone treba biti od 1 do 1,5 m. Ako je manja, neće biti dovoljno prostora za fuzelna ulja nakupljena tijekom rada, kao rezultat toga, fuzelno ulje će se početi probijati 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 sustava, ali će povećati vrijeme vožnje, kao i smanjiti broj "glava" i "naslona za glavu". Učinak povećanja cijevi s 50 cm na 60 cm je red veličine veći nego od 140 cm do 150 cm.

Volumen kocke za destilacijski stup

Kako bi se povećao prinos visokokvalitetnog alkohola, ali kako bi se spriječilo prekomjerno punjenje stupca fuzela, količina (punjenje) sirovog alkohola u kocki je ograničena u rasponu od 10-20 volumena pakiranja. Za stupove visine 1,5 m i promjera 50 mm - 30-60 l, 40 mm - 17-34 l, 32 mm - 10-20 l, 28 mm - 7-14 l.

Uzimajući u obzir punjenje kocke za 2/3 volumena, spremnik od 40-80 litara prikladan je za stup s unutarnjim promjerom carge od 50 mm, spremnik od 30-50 litara za 40 mm, spremnik od 20 litara. -30 litara kocka za 32 mm, a ekspres lonac za 28 mm.

Kada koristite kocku s volumenom bliže donjoj granici preporučenog raspona, možete sigurno ukloniti jednu stranu i smanjiti visinu na 1-1,2 metra. Kao rezultat toga, bit će relativno malo trupa za proboj u odabiru, ali će se volumen "naslona za glavu" osjetno smanjiti.

Izvor i snaga grijanja stupca

Tip ploče. Prošlost mjesečine proganja mnoge početnike koji vjeruju da ako su prethodno koristili plinsku, indukcijsku ili konvencionalnu električnu peć za zagrijavanje mjesečine, onda ovaj izvor možete ostaviti za stupac.

Proces rektifikacije značajno se razlikuje od destilacije, sve je puno kompliciranije i vatra neće raditi. Potrebno je osigurati glatko podešavanje i stabilnost dovedene snage grijanja.

Električne peći koje rade na termostatu u start-stop načinu rada se ne koriste, jer čim dođe do kratkotrajnog nestanka struje, para će prestati ulaziti u stupac, a sluz će se srušiti u kocku. U tom slučaju morat ćete ponovno započeti ispravljanje - s radom kolone za sebe i odabirom "glava".

Indukcijsko kuhalo je izuzetno grub aparat s postupnom promjenom snage od 100-200 W, a tijekom ispravljanja potrebno je glatko mijenjati snagu, doslovno za 5-10 W. Da, i malo je vjerojatno da će biti moguće stabilizirati grijanje, bez obzira na fluktuaciju napona na ulazu.

Plinski štednjak s 40% sirovog alkohola izlivenog u kocku i proizvod od 96 stupnjeva na izlazu je smrtna opasnost, a da ne govorimo o kolebanjima temperature grijanja.

Optimalno rješenje je ugraditi grijaći element potrebne snage u kocku, 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 vata.

Napajanje. Da bi se kocka zagrijala u prihvatljivom vremenu, potrebno je polaziti od snage od 1 kW na 10 litara sirovog alkohola. To znači da je za kocku od 50 l napunjenu sa 40 litara potrebno minimalno 4 kW, 40 l - 3 kW, 30 l - 2-2,5 kW, 20 l - 1,5 kW.

Uz isti volumen, kocke mogu biti niske i široke, uske i visoke. Prilikom odabira prikladnog spremnika treba uzeti u obzir da se kocka često koristi ne samo za rektificiranje, već i za destilaciju, stoga polaze od najtežih uvjeta tako da ulazna snaga ne dovodi do brzog pjene s prskanjem iz kocke u parni cjevovod.

Eksperimentalno je utvrđeno da pri dubini postavljanja grijaćeg elementa od oko 40-50 cm dolazi do normalnog vrenja ako po 1 m2. cm bulk ogledala ne računaju više od 4-5 vata snage. Sa smanjenjem dubine, dopuštena snaga se povećava, a s povećanjem se smanjuje.

Postoje i drugi čimbenici koji utječu na prirodu vrenja: gustoća, viskoznost i površinska napetost tekućine. Događa se da se emisije pojavljuju na kraju destilacije kaše, kada se gustoća povećava. Stoga je provođenje postupka ispravljanja na granici dopuštenog raspona uvijek ispunjeno poteškoćama.

Uobičajene cilindrične kocke imaju promjer 26, 32, 40 cm. Na temelju dopuštene snage za površinu kockastog zrcala od 26 cm, kocka će normalno raditi sa snagom grijanja do 2,5 kW , za 30 cm - 3,5 kW, 40 cm - 5 kW .

Treći čimbenik koji određuje snagu grijanja je korištenje jednog od stupova tsarg bez mlaznice kao suhe pare za suzbijanje prskanja. Da biste to učinili, potrebno je da brzina pare u cijevi ne prelazi 1 m / s, pri 2-3 m / s zaštitni učinak slabi, a na velike vrijednosti para će potjerati flegmu u cijev i baciti je u odabir.

Formula za izračun brzine pare:

V \u003d N * 750 / S (m / s),

• N – snaga, kW;
• 750 - isparavanje (kub. cm / sec kW);
• S je površina poprečnog presjeka stupa (sq. mm).

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

Na temelju gore navedenih razmatranja odabiremo volumen, dimenzije kocke, snagu grijanja i destilacije. Svi ovi parametri usklađeni su s promjerom i visinom stupa.

Proračun parametara deflegmatora destilacijske kolone

Snaga refluksnog kondenzatora određuje se ovisno o vrsti destilacijske kolone. Ako gradimo kolonu s tekućom ekstrakcijom ili parom ispod refluksnog kondenzatora, tada potrebna snaga ne smije biti manja od nazivne snage kolone. Obično se u tim slučajevima koristi hladnjak Dimroth s upotrebnom snagom od 4-5 vata po 1 m2. vidi površinu.

Ako je stupac za ekstrakciju pare veći od refluksnog kondenzatora, tada je izračunati kapacitet 2/3 nominalnog. U ovom slučaju možete koristiti Dimrotha ili "košulju". Iskoristivost košulje je niža od one kod dimrotha i iznosi oko 2 vata po kvadratnom centimetru.

Primjer Dimroth hladnjaka za stup

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

Košulja stupca 52 x 1 - 975 / 5,2 / 3,14 \u003d 59 cm * 2/3 \u003d 39 cm. Ali ovo je za sobe s visokim stropovima.

"košuljaš"

Proračun jednokratnog hladnjaka

Ako se izravni prolaz koristi kao naknadni hladnjak u destilacijskoj koloni s povlačenjem tekućine, tada odaberite najmanju i najkompaktniju opciju. Dovoljna snaga je 30-40% nazivne snage stupa.

Izrađuje se jednokratni hladnjak bez spirale u razmaku između omotača i unutarnje cijevi, zatim se odabire u omotač, a rashladna voda se dovodi kroz središnju cijev. U ovom slučaju, košulja je zavarena na dovodnu cijev do deflegmatora. Ovo je mala "olovka" duga oko 30 cm.

Ali ako se isti izravni kanal koristi i za destilaciju i za ispravljanje, budući da je univerzalna jedinica, oni ne proizlaze iz potrebe Republike Kazahstan, već od maksimalne snage grijanja tijekom destilacije.

Za stvaranje turbulentnog protoka pare u hladnjaku, što omogućuje osiguravanje brzine prijenosa topline od najmanje 10 W / m2. cm, potrebno je osigurati brzinu pare od oko 10-20 m / s.

Raspon mogućih promjera je prilično širok. Minimalni promjer određuje se iz uvjeta da se u kocki ne stvara veliki nadtlak (ne više od 50 mm vodenog stupca), već maksimalni izračunavanjem Reynoldsovog broja, na temelju minimalne brzine i maksimalnog koeficijenta kinematičke viskoznosti para. .

Mogući dizajn jednokratnog hladnjaka

Kako ne bismo ulazili u nepotrebne detalje, ovdje je najčešća definicija: „Da bi se u cijevi održao turbulentni način kretanja pare, dovoljno je da unutarnji promjer (u milimetrima) ne bude veći od 6 puta snaga grijanja (u kilovatima).“

Kako bi se spriječilo provjetravanje vodenog omotača, potrebno je održavati linearnu brzinu vode od najmanje 11 cm / s, ali pretjerano povećanje brzine zahtijevat će visoki tlak u vodoopskrbi. Stoga se optimalnim smatra raspon od 12 do 20 cm/s.

Za kondenzaciju pare i hlađenje kondenzata na prihvatljivu temperaturu, voda se mora dovoditi na 20°C brzinom od oko 4,8 cc/s (17 litara na sat) za svaki kilovat ulazne snage. U tom slučaju, voda će se zagrijati za 50 stupnjeva - do 70 ° C. Naravno, zimi će biti potrebno manje vode, a kada se koriste autonomni sustavi hlađenja, oko jedan i pol puta više.

Na temelju prethodnih podataka može se izračunati površina poprečnog presjeka prstena i unutarnji promjer omotača. Potrebno je uzeti u obzir raspoloživi asortiman cijevi. Proračuni i praksa pokazali su da je razmak od 1-1,5 mm sasvim dovoljan za ispunjavanje svih potrebni uvjeti. To odgovara parovima cijevi: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 i 20x1 - 25x1,5, koji pokrivaju cijeli raspon snage koji se koristi kod kuće.

Postoji još jedan važan detalj ravnog prolaska - spirala namotana na parnu cijev. Takva spirala izrađena je od žice promjera koji osigurava razmak od 0,2-0,3 mm do unutarnje površine košulje. Namotana je s korakom jednakim 2-3 promjera parne cijevi. Glavna svrha je centriranje parne cijevi, u kojoj je tijekom rada temperatura viša nego u cijevi s omotačem. To znači da se zbog toplinskog širenja parna cijev produljuje i savija, naslonjena na plašt, dolazi do mrtve zone, koji se ne pere vodom za hlađenje, kao rezultat toga, učinkovitost hladnjaka naglo pada. Dodatne prednosti spiralnog namota su produljenje puta i stvaranje turbulencije u protoku rashladne vode.

Dobro izrađena ravna prolaza može iskoristiti do 15 wata/m2. cm površine izmjene topline, što potvrđuje iskustvo. Za određivanje duljine hlađenog dijela izravnog protoka koristimo 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 opseg parne cijevi:

Locr = 3,14 * D.

Visina rashladnog plašta:

H = S / Len.

Opća formula za izračun:

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

Primjer izračuna ravne cijevi

Snaga grijanja - 2 kW.

Moguće je koristiti cijevi 12x1 i 14x1.

Površine presjeka - 78,5 i 113 četvornih metara. mm.

Volumen pare - 750 * 2 \u003d 1500 kubičnih metara. cm/s.

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

Cijev 14x1 izgleda poželjno jer vam omogućuje da imate marginu snage, a da pritom ostanete u preporučenom rasponu brzine pare.

Parna cijev za košulju je 18x1, prstenasti razmak će biti 1 mm.

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

Površina prstenastog razmaka - 3,14 / 4 * (16 * 16 - 14 * 14) = 47,1 četvornih metara. mm = 0,471 četvornih metara 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 nominalnog volumena, isključivo da se hladnjak ne bi prozračio - gubitak novca.

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

Rezultat: 14x1-18x1 s visinom hlađenog dijela 45 cm, nominalni protok vode - 9,6 kubnih metara. cm/s ili 34,5 litara na sat.

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

Učinkovita i uravnotežena direktna destilacija trebala bi imati omjer brzine ekstrakcije prema snazi ​​grijanja i potrošnji vode za hlađenje 1 litra / sat - 0,5 kW - 10 litara / sat. Ako je snaga veća, bit će veliki gubici topline, ako je mala, korisna snaga grijanja će se smanjiti. Ako je protok vode veći, izravni tok je neučinkovito projektiran.

Kolona za destilaciju može se koristiti kao kolona za pranje. Oprema za stupove piva ima svoje karakteristike, ali druga destilacija se razlikuje uglavnom u tehnologiji. Za prvu destilaciju postoji više značajki i pojedinačni čvorovi možda nisu primjenjivi, ali ovo je tema za zasebnu raspravu.

Na temelju stvarnih potreba kućanstva i postojećeg asortimana cijevi, izračunat ćemo tipične opcije za destilacijski stup koristeći gornju metodu.

p.s. Zahvaljujemo se korisniku našeg foruma na sistematizaciji materijala i pomoći u pripremi članka.