1. Projektna naloga

2. Teoretični del

3. Shema destilacijske kolone

4. Izračun destilacijske kolone

4.1 Materialna bilanca. Enačbe delovne črte

4.5 Toplotni izračun inštalacije

Seznam uporabljenih virov

1. Projektna naloga

Izračunajte in načrtujte rektificirano kolono (v obliki posode) za ločevanje mešanice ocetne kisline in vode, ki prihaja v količini 10 ton na uro. Sestava začetne mešanice 10% (mas.) ocetne kisline in 90% (mas.) vode. Zahtevana vsebnost ocetne kisline v destilatu je 0,5 % (mas.), v ostanku destilacije pa 70 % (mas.). Rektifikacija se izvaja pod atmosferskim tlakom. Ogrevalna para ima tlak P est =3 atm.

Tehnične specifikacije

1. Naprava je zasnovana za ločevanje mešanice ocetne kisline - vode s koncentracijo 10% (mase).

2. Ogrevalna para ima tlak Р=3 atm.

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

4. Okolje v napravi ni strupeno.

5. Vrsta plošč - sito.

6. Število plošč - 33.

Tehnične zahteve

1. Med izdelavo, testiranjem in dostavo aparata morajo biti izpolnjene naslednje zahteve:

A) GOST 12.2.003-74 "Proizvodna oprema. Splošni pogoji varnost"

B) GOST 26-291-79 "Jeklene varjene posode in aparati. Tehnične zahteve"

2. Material plošč ali delov kolone, ki so v stiku s tekočinami, ki jih je treba ločiti, ali njihovimi hlapi je izdelan iz jekla Kh18NYUT GOST 5949-75, preostali elementi kolone so izdelani iz jekla Vst Zsp. GOST 380-71.

3. Hidravlično preverite trdnost in gostoto naprave:

A) v vodoravnem položaju - tlak 0,2 MPa;

B) v navpičnem položaju - v razsutem stanju.

4. Varjeni spoji mora izpolnjevati zahteve OH 26-01-71-68 "Varjenje v kemijskem inženirstvu." Varjenje v St. Zsp. Izdelajte z elektrodo znamke ANO-5-4.5-2 v skladu z GOST 9467-75.

5. Vari v volumnu 100 % nadzora s prenosom rentgenskih žarkov.

6. Paronitna tesnila PON-1 GOST 481-71.

7. Nedoločen podaljšek šobe 150 mm.

8. Mere za referenco.

2. Teoretični del

Rektifikacija je postopek ponavljajočega se delnega izhlapevanja parne kondenzacijske tekočine. Postopek poteka s stikom parnih in tekočinskih tokov z različnimi temperaturami in se običajno izvaja v kolonski aparaturi. Ob vsakem stiku s tekočino izhlapi pretežno nizko vrelišče, s katerim se hlapi obogatijo iz hlapov, pretežno visoko vrelišče se kondenzira, prehaja v tekočine. Takšna dvosmerna izmenjava komponent, ki se večkrat ponovi, omogoča, da na koncu dobimo hlape, ki so skoraj čista komponenta z nizkim vreliščem. Ti hlapi po kondenzaciji v ločeni napravi dajo destilat (rektificiran) in flegm - tekočino, ki se vrne za namakanje kolone in interakcijo z dvigajočimi se pogradi. Paro dobimo z delnim izhlapevanjem z dna kolone ostanka, ki je skoraj čista komponenta z visokim vreliščem.

Rektifikacija je že od začetka 19. stoletja znana kot eden najpomembnejših tehnoloških procesov, predvsem v alkoholni in naftni industriji. Trenutno se rektifikacija vse pogosteje uporablja na različnih področjih kemične tehnologije, kjer je zelo pomembna izolacija komponent v čisti obliki (pri proizvodnji organske sinteze, izotopov, polimerov, polprevodnikov in raznih drugih snovi visoke čistosti).

Postopek rektifikacije se izvaja s ponavljajočim se stikom med neravnovesnimi tekočimi in parnimi fazami, ki se gibljejo ena glede na drugo.

Ko faze medsebojno delujejo, pride do prenosa mase in toplote zaradi težnje sistema k ravnotežnemu stanju. Kot rezultat vsakega stika se komponente prerazporedijo med fazami: para je nekoliko obogatena s komponento z nizkim vreliščem, tekočina pa s komponento z visokim vreliščem. Večkratni stiki vodijo do skoraj popolne ločitve začetne mešanice.

Naprava usmernikov.

riž. 1 destilacijski stolpec neprekinjenega delovanja.

1 - stolpec; 2 - kotel; 3 - deflegmator

Tako sta odsotnost ravnotežja (in s tem prisotnost fazne temperaturne razlike, ko se faze premikajo z določeno relativno hitrostjo in so večkrat v stiku) nujna pogoja za popravljanje.

Postopki rektifikacije se izvajajo občasno ali neprekinjeno pri različnih tlakih: pri atmosferskem tlaku, pod vakuumom (za ločevanje zmesi snovi z visokim vreliščem), kot tudi pod tlakom, višjim od atmosferskega tlaka (za ločevanje zmesi, ki so pri normalnih temperaturah plinaste).

Za izvajanje postopkov popravljanja se uporabljajo naprave različnih izvedb, katerih glavne vrste se ne razlikujejo od ustreznih vrst absorberjev.

V destilacijskih obratih se uporabljata predvsem dve vrsti naprav:

pakirane in pladnje destilacijske kolone. Poleg tega za popravek.

vakuumsko uporabljeni filmski in rotacijski stebri različnih izvedb

Pakirane, mehurčaste in tudi nekatere filmske kolone so po zasnovi notranjih naprav (pladnji, pakirana telesa itd.) podobne absorpcijskim kolonama. Vendar pa so za razliko od absorberjev destilacijske kolone opremljene z napravami za izmenjavo toplote - kotlom (kocka) in deflegmatorjem (slika 1). Poleg tega so za zmanjšanje toplotnih izgub v okolje destilacijske naprave pokrite s toplotno izolacijo.

Slika 2. Možnosti namestitve deflegmatorjev

a - na stolpcu: b - pod vrhom stolpca;

1 - povratni kondenzatorji; 2 - stebri: 3 - črpalka.

Kotel ali kocka, zasnovan za uparjanje dela tekočine, ki teče iz kolone, in dovajanje pare v njen spodnji del (pod šobami ali spodnjo ploščo). Kotli imajo grelno površino v obliki tuljave ali pa so cevni izmenjevalnik toplote, vgrajen v dno stebra. Bolj priročni za popravilo in zamenjavo so oddaljeni kotli, ki so nameščeni pod stebrom, da se zagotovi naravno kroženje tekočine.

Refluksni kondenzator, zasnovan za kondenzacijo hlapov in dovajanje namakanja (refluksa) v kolono, je cevni izmenjevalnik toplote, v obročastem prostoru katerega običajno kondenzirajo hlapi, v ceveh pa se premika hladilno sredstvo (voda).

riž. 3. Mrežasti stolpec.

a - diagram naprave kolone; b - diagram plošče naprave; 1 - telo; 2 - plošča; 3 - prelivna cev; 4 - steklo.

V primeru delne kondenzacije hlapov je povratni kondenzator nameščen neposredno nad kolono, da se zagotovi večja kompaktnost inštalacije, oziroma zunaj kolone (slika 2). V tem primeru se kondenzat (flegm) iz spodnjega dela deflegmatorja dovaja neposredno skozi hidravlično tesnilo na vrh kolone, saj v tem primeru ni potrebe po refluksnem delilniku.

V primeru popolne kondenzacije hlapov v deflegmatorju se le-ta vgradi nad kolono, neposredno na kolono ali pod vrh kolone, da se zmanjša skupna višina vgradnje. V slednjem primeru se flegm iz refluksnega kondenzatorja 1 dovaja v kolono 2 s črpalko. Ta postavitev povratnega kondenzatorja se pogosto uporablja pri vgradnji destilacijskih stebrov zunaj zgradb, kar je bolj ekonomično v zmernih podnebjih.

Brbotajoči (posoda) stolpci.(slika 3). Te naprave se najpogosteje uporabljajo v procesih popravljanja. Uporabljajo se za velike kapacitete, širok razpon sprememb obremenitev s paro in tekočino ter lahko zagotovijo zelo jasno ločevanje mešanic. Med rektifikacijo povečanje hidravličnega upora vodi le do rahlega povečanja tlaka in s tem do povečanja vrelišča tekočine v stolpnem kotlu. Vendar enaka pomanjkljivost ostaja veljavna za postopke vakuumske destilacije.

Sitaste plošče. (slika 3). Steber s sitastimi ploščami je navpično valjasto telo z vodoravnimi ploščami, v katerem je po celotni površini enakomerno izvrtano znatno število lukenj s premerom 1-5 mm. Plin prehaja skozi luknje plošče in se v tekočini porazdeli v obliki majhnih curkov in mehurčkov. Za sito plošče je značilna preprostost naprave, enostavna namestitev, pregled in popravilo. Hidravlični upor teh plošč je majhen. Sitni pladnji delujejo stabilno v dokaj širokem razponu hitrosti plina, pri določenih obremenitvah plina in tekočine pa so ti pladnji zelo učinkoviti. Vendar pa so sitasti pladnji občutljivi na onesnaževalce in usedline, ki zamašijo odprtine pladnjev.

zaprte plošče.

So manj občutljivi na kontaminante kot sitasti in jih odlikuje večji interval stabilnega delovanja kolone s pokritimi pladnji. Plin vstopi v ploščo skozi odcepne cevi, nato pa se skozi reže pokrovčka razbije na veliko število posameznih curkov. Nato plin prehaja skozi plast tekočine, ki teče po ploščah od enega dovoda do drugega.

riž. 4. Shema delovanja pokrovne plošče

Pri premikanju skozi plast se znaten del majhnih curkov razbije in plin se v tekočini porazdeli v obliki mehurčkov. Intenzivnost tvorbe pene neposredno na stebru ali pod vrhom stebra za zmanjšanje celotne višine instalacije. V slednjem primeru se flegm iz refluksnega kondenzatorja 1 dovaja v kolono 2 s črpalko. Ta postavitev povratnega kondenzatorja se pogosto uporablja pri vgradnji destilacijskih stebrov zunaj zgradb, kar je bolj ekonomično v zmernih podnebjih.

Brbotajoči (posoda) stolpci. (slika 3). Te naprave se najpogosteje uporabljajo v procesih popravljanja. Uporabljajo se za velike zmogljivosti, širok razpon obremenitev s paro in tekočino ter lahko zagotovijo zelo jasno ločevanje mešanic. Pomanjkljivost aparata za mehurčke je relativno visoka hidravlična odpornost - v pogojih destilacije ni pomembna. Med rektifikacijo povečanje hidravličnega upora vodi le do rahlega povečanja vrelišča tekočine v stolpnem kotlu. Vendar enaka pomanjkljivost ostaja veljavna za postopke vakuumske destilacije.

V takšnih stebrih se uporabljajo različne vrste plošč: sito, pokrovček, okvara, ventil, plošča itd.

Sitaste plošče. (slika 3). Steber s sitastimi ploščami je navpično valjasto telo z vodoravnimi ploščami, v katerem je po celotni površini enakomerno izvrtano znatno število lukenj s premerom 1-5 mm. Plin prehaja skozi luknje pladnja in se v tekočini porazdeli v obliki majhnih curkov in mehurčkov.Sitni pladnji so enostavne zasnove, enostavni za namestitev, pregled in popravilo. Hidravlični upor teh plošč je majhen. Sitni pladnji delujejo stabilno v precej širokem razponu hitrosti plina, pri določenih obremenitvah plina in tekočine pa so ti pladnji zelo učinkoviti. Vendar pa so sitasti pladnji občutljivi na onesnaževalce in usedline, ki zamašijo odprtine pladnjev.

Pokrovne plošče. So manj občutljivi na kontaminante kot sitasti in imajo večji interval stabilnega delovanja kolone z mehurčki. Plin vstopi v ploščo skozi odcepne cevi, nato pa se skozi reže pokrovčka razbije na veliko število posameznih curkov. Nato plin prehaja skozi plast tekočine, ki teče po plošči od enega dovoda do drugega. Pri premikanju skozi plast se znaten del majhnih curkov razbije in plin se v tekočini porazdeli v obliki mehurčkov. Intenzivnost tvorbe pene in brizga na zaprtih pladnjih je odvisna od hitrosti gibanja plina in globine potopitve pokrovčka v tekočino. Pokrovne plošče so izdelane z radialnimi ali diametričnimi prelivi tekočine. Zaprti pladnji delujejo stabilno pri znatnih spremembah obremenitev plina in tekočine. Njihove pomanjkljivosti vključujejo zapletenost naprave in visoke stroške, omejevalno obremenitev plina je nizka, hidravlični upor je relativno visok in težavnost čiščenja.

Plošče ventilov. (slika 5). Načelo delovanja ventilskih diskov je, da prosto ležeči ali prosto ležeči okrogli ventil nad luknjo v plošči s spremembo pretoka plina samodejno prilagodi s svojo težo velikost območja reže med ventilom in ravnino plošče. za prehod plina in s tem ohranja konstantno hitrost plina, ko ta izteka v mehurčečem sloju.

Ras. 5. Ventilske plošče.

a, b - z okroglimi pokrovčki; c, s ploščatim ventilom; g - balast; 1 - ventil; 2 - nosilec-omejevalnik; 3 - balast.

Hkrati se s povečanjem hitrosti plina v stolpcu nekoliko poveča hidravlični upor diska ventila. Dvig ventila je omejen z višino omejevalnega nosilca in običajno ne presega 8 mm.

Prednosti ventilskih diskov: relativno visok pretok plina in hidrodinamična stabilnost, konstanten visok izkoristek v širokem razponu obremenitev plina.

Pakirane kolone. Ti stolpci uporabljajo različne vrste embalaže, vendar so Raschigovi obročasti stebri najpogostejši v industriji. Nižji hidravlični upor nabitih kolon v primerjavi s kolonami z mehurčki je še posebej pomemben za destilacijo pod vakuumom. Tudi pri znatnem vakuumu v zgornjem delu kolone zaradi velikega hidravličnega upora njegova redčenje v kotlu morda ne zadošča za zahtevano znižanje vrelišča začetne mešanice.

Za zmanjšanje hidravličnega upora vakuumskih stebrov uporabljam šobe z največjo možno prosto prostornino.

V sami destilacijski koloni ni treba odvajati toplote. Zato je težava pri odvajanju toplote iz nabitih kolon prej prednost kot pomanjkljivost nabitih kolon v pogojih destilacijskega postopka.

Filmski stroji. Te naprave se uporabljajo za rektifikacijo pod vakuumom mešanic z nizko toplotno stabilnostjo pri segrevanju (na primer različni monomeri, polimeri, pa tudi drugi produkti organske sinteze).

Destilacijski aparat filmskega tipa dosega nizek hidravlični upor. Poleg tega je zadrževanje tekočine na enoto prostornine operacijskega aparata majhno. Aparati za filmsko destilacijo vključujejo kolone z običajnim pakiranjem v obliki skladov navpičnih cevi s premerom 6–20 mm (večcevni stebri), kot tudi skladovnice plosko-vzporedne ali satjaste embalaže s kanali različnih oblik, izdelane in perforirane pločevine ali kovinske mreže.

Slabosti stebrov rotorja: omejena višina in premer (zaradi zahtevnosti izdelave in zahtev po trdnosti in togosti rotorja), pa tudi visoki obratovalni stroški.

3. Shema destilacijske naprave

Glavni diagram destilacijske naprave

Opis destilacijske naprave

Shematski diagram destilacijske naprave je prikazan na sl. Začetno mešanico iz vmesnega rezervoarja 9 dovaja centrifugalna črpalka 10 v toplotni izmenjevalnik 5, kjer se segreje do vrelišča. Ogreto zmes dovajamo v separacijo v destilacijski stolp / na napajalno ploščo, kjer je sestava tekočine enaka sestavi začetne mešanice XF .

Tekočina, ki teče po koloni, sodeluje z dvigajočo se paro, ki nastane med vrenjem spodnje tekočine v kotlu 2. Začetna sestava hlapov je približno enaka sestavi spodnjega ostanka Xw, t.j. osiromašena v hlapni komponenti. Zaradi izmenjave mase s tekočino je para obogatena z zelo hlapno komponento. Za popolnejšo obogatitev zgornji del kolone namakamo v skladu z danim refluksnim razmerjem s tekočo (refluksno) sestavo XP, ki jo dobimo v deflegmatorju 3 s kondenzacijo pare, ki zapusti kolono. Nato se tekočina pošlje v delilnik flegma 4. Del kondenzata se odstrani iz refluksnega kondenzatorja v obliki končnega produkta ločevanja destilata, ki se ohladi v toplotnem izmenjevalniku 6 in s črpalko pošlje v zbiralnik destilata 11. 10.

Z dna kolone črpalka 10 neprekinjeno odstranjuje spodnjo tekočino – produkt, obogaten z nizko hlapno komponento, ki se ohladi v hladilniku ostankov 7 in pošlje v posodo 8. Tako poteka neprekinjen neenakomeren proces ločevanja začetna binarna zmes v destilat z visoko vsebnostjo visoko hlapne komponente se izvede v destilacijski koloni in DDV ostanek obogaten z nizko hlapno komponento.

4. Izračun destilacijske kolone

4.1 Izračun materialne bilance

Enačba materialne bilance za neprekinjeno destilacijsko kolono ob upoštevanju števila vhodnih in odhodnih tokov je naslednja:

G F = G D + G W (1)

kjer je G F količina zmesi, ki vstopi v separacijo, kg/s;

G D je masni pretok destilata, kg/s;

G W je masni pretok destilacijskega ostanka, kg/s;

G F ∙X F = G D ∙X D +G W ∙X W (2)

kjer je X D koncentracija komponente z nizkim vreliščem v destilatu, masni deleži;

Х W je koncentracija komponente z nizkim vreliščem v ostanku destilacije, masni deleži;

X F je koncentracija komponente z nizkim vreliščem v začetni mešanici, masni deleži.

Da bi našli masni pretok destilata X D in masni pretok destilatnega ostanka X W, zamenjamo začetne podatke v enačbo (1) in v enačbo (2). Nato skupaj rešimo te enačbe.

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

Masni pretok destilata: G D = 8633 kg/h

Masni pretok DDV ostanka: G W =1367 kg/h

Za nadaljnje izračune izrazimo koncentracije krme, destilata in DDV ostanka v molskih frakcijah.

(3)

kjer je X F koncentracija komponente z nizkim vreliščem v krmi, molske frakcije;

Mw je molska masa komponente z nizkim vreliščem, kg/mol;

Мux je molska masa komponente z visokim vreliščem, kg/mol;

M ux = 60 kg/kmol;

M v \u003d 18 kg / kmol;

(4)

kjer je X D koncentracija komponente z nizkim vreliščem v destilatu, molske frakcije

(5)

kjer je X W koncentracija komponente z nizkim vreliščem v ostanku DDV, molskih frakcij.

Začetne podatke nadomestimo s formulo (3), formulo (4) in formulo (5) in poiščemo vsebnost ocetne kisline v mešanici (krmi), v destilatu in v ostanku destilacije.

X F =

X D =

X W =

Relativna molska poraba energije je določena z enačbo:

(6)

Za nadaljnje izračune moramo zgraditi ravnotežno krivuljo v koordinatah
za sistem etilni alkohol-voda pri atmosferskem tlaku.

tukaj
so molski deleži vode v tekočini in v pari v ravnotežju z njo.

RB in RT - tlak nasičenih hlapov vode in ocetne kisline, P - skupni tlak

Vsi potrebni podatki za sestavo ravnotežne krivulje so podani v tabeli 1.

Tabela 1. Ravnotežne sestave tekočine in hlapov za sistem Ocetna kislina - voda

Po tabeli 1 zgradimo ravnotežno krivuljo

sl.2. Ravnotežna krivulja v koordinatah za sistem ocetna kislina - voda.

Najmanjše število refluksa
je določena z enačbo:

(7)

kjer je F* koncentracija komponente z nizkim vreliščem v hlapi v ravnotežju z dovodno tekočino.

F*=0,977

V enačbo (7) nadomestimo vse potrebne podatke in poiščemo najmanjše število refluksa R min

Delovno število refluksa R je določeno z enačbo:

Nadomestimo številčno vrednost najmanjšega števila refluksa R min v enačbo (8) in določimo delovno število refluksa R.

Koeficient presežka flegma je enak:

Enačbe delovne črte

A) v zgornjem (ojačitvenem) delu stebra

kjer je R število refluksa

B) v spodnjem (izčrpnem) delu stolpca

xw

kjer je R število refluksa

F je relativna molska hitrost podajanja

Določimo z razmerjem:

+

kjer sta Md in Mf molski masi destilata in začetne zmesi;

M top in M ​​n sta povprečni molski masi tekočine v zgornjem in spodnjem delu kolone.

Molarne mase v zgornjem in spodnjem delu kolone so enake:

Kjer sta X srn in X srv povprečna molska sestava tekočine v spodnjem in zgornjem delu kolone.

M cp v \u003d kg / kmol

M cp n \u003d kg / kmol

Molarna masa začetne mešanice:

M F = kg/kmol

Molarna masa destilata:

M D = kg/kmol

Z zamenjavo dobimo:

kg/h

+
kg/h

Povprečni masni tokovi pare v zgornjem delu stebra G in in G n so enaki:

Tukaj sta M ’in in M’n povprečni molski masi hlapov v zgornjem in spodnjem delu kolone:

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 in yav sta povprečna molska sestava pare v spodnjem in zgornjem delu kolone.

Vrednost y D , y F in y W dobimo iz enačb delovne črte. Nato:

M ’ cp in = kg / kmol

M ’ cp n = kg/kmol

kg/h

kg/h

ploščni kolonski destilacijski deflegmator

4.2 Določanje hitrosti pare in premera kolone

Glede na tabelo 1 zgradimo diagram t -x, y.

Slika 2 Diagram t -x ,y za določitev ravnotežne sestave pare glede na temperaturo

Po diagramu, prikazanem na sliki 2, določimo povprečne 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

Če poznamo povprečni mol, določimo mase in gostote hlapov:

M 'cp v =
kg/kmol

M ' cp n =
kg/kmol

M ’ in in M ​​’ n povprečni molski masi pare v zgornjem in spodnjem delu kolone;

ρ SW in ρ un parna gostota v zgornjem in spodnjem delu kolone.

Temperatura v zgornjem delu kolone pri Xav = 0,9831 je 100,01°С, v spodnjem delu pri Xav = 0,77795 pa 101,5°С. Zato je t av = 100,9755°C. Te podatke določa diagram t-x, y, prikazan na sliki 2.

Gostota vode pri t = 100 ° C ρ v = 958 kg / m 3 in ocetne kisline pri ρ ux \u003d 958 kg / m 3.

Vzemimo povprečno gostoto tekočine v stolpcu:

Hitrost pare v koloni določimo po enačbi:

Premer destilacijske kolone se izračuna po formuli:

m

m

Vzamemo premer stebra D = 3600 mm.

Potem bo hitrost pare v stolpcu enaka:

gospa

4.3 Hidravlični izračun pladnjev

Izberemo ploščo tipa TC - R [Priloga 2, str. 118].

Sprejemamo naslednje dimenzije sitaste plošče:

Premer luknje d o = 4 mm

Višina odtočne stene h П = 40 mm

Prosti del plošče (skupna površina lukenj) 8% celotne površine plošče.

Območje, ki ga zasedata dva segmentirana spuščanja, je 20 % celotne površine plošče.

Obod odtoka П = 3,1 m.

Hidravlični upor plošče v zgornjem in spodnjem delu stebra izračunamo po enačbi:

kjer je Δp suha - odpornost suhe plošče;

Δp b - upor, ki ga povzročajo sile površinske napetosti;

Δp gzh - upor plinsko-tekočinskega sloja na plošči.

A) v zgornjem (ojačitvenem) delu stebra:

kje
- koeficient odpornosti nenamakanih sitnih pladnjev s prostim prerezom 7-10 %;

Hitrost pare v luknjah plošče.

kjer je površinska napetost tekočine pri povprečni temperaturi v zgornjem delu kolone 100 °C; d 0 \u003d 0-004 m - premer lukenj plošče.

kje
razmerje med gostoto parno-tekoče plasti (pene) in gostoto tekočine, vzeto približno enako 0,5.

h pzh - višina sloja pare in tekočine (pene) se izračuna po formuli:

kjer je Δh višina plasti nad jezom izračunana po formuli:

kje prostorninski pretok tekočine,

P - obod odtočne pregrade.

Volumenski pretok tekočine v zgornjem delu kolone:

kjer je M cf povprečna molska masa tekočine, kg/kmol;

M D molska masa destilata, kg/kmol.

Širina praga prelivanja najdemo z reševanjem sistema enačb:

kjer je R = 1,8 m polmer posode; P=3,1 m - obod odtočne pregrade.

Poiščimo širino praga prelivanja b:

Najdemo Δh:

Odpornost sloja pare in tekočine na plošči:

Skupni hidravlični upor plošče v zgornjem delu stebra:

B) v spodnjem (izčrpnem) delu stolpca:

Hidravlični upor suhe plošče:

Odpornost zaradi sil površinske napetosti:

kje
površinska napetost tekočine pri =100°C.

Volumetrični pretok tekočine v spodnjem delu kolone se izračuna po formuli:

kjer je M F molska masa napajalne tekočine, kg/kmol

M cf povprečna molska masa tekočine, kg/kmol

Višina plasti nad jezom:

Višina sloja pare in tekočine na plošči:

Odpornost sloja pare in tekočine na plošči:

Skupni hidravlični upor plošče v spodnjem delu stebra:

Preverimo, ali je potreben pogoj za normalno delovanje plošč opažen na razdalji med ploščami h = 0,5 m:

>

Za spodnje pladnje, ki imajo večji skupni hidravlični upor kot zgornji pladnji:

<

Zato je zgornji pogoj izpolnjen.

Preverimo enakomernost plošč - izračunamo najmanjšo hitrost pare v luknjah, ki zadostuje, da sitasta plošča deluje z vsemi luknjami:

Izračunana hitrost je manjša od prej izračunane hitrosti
, zato bo plošča delovala z vsemi luknjami.

4.4 Določanje števila plošč in višine kolone

Število plošč se izračuna po enačbi:

kjer je η = povprečna učinkovitost. plošče

Za določitev povprečne učinkovitosti. plošče najdemo koeficient relativne hlapnosti komponent, ki jih je treba ločiti:

in koeficient dinamične viskoznosti začetne mešanice q pri povprečni temperaturi v koloni enaki

Pri tej temperaturi je tlak nasičene vodne pare Рv = 867,88 mm Hg, ocetne kisline Ruk = 474,15 mm Hg, od koder

Dinamični koeficient viskoznosti vode pri 101°C je 0,2838 mPa*s, ocetne kisline 0,4916 mPa*s. Sprejmemo dinamični koeficient viskoznosti začetne mešanice

V, str 556].

Po urniku [sl. 7.4, str. 323] poiščite vrednost
.Dolžina poti tekočine na plošči:

Po urniku [sl. 7.5, str.324] najdemo vrednost popravka za dolžino poti Δ=0,2375 Povprečna učinkovitost. plošče najdemo z enačbo:

Število plošč se določi z analitično metodo z uporabo Excelove preglednice. Sistem enačb, ki omogoča določitev števila plošč, pa tudi sestave hlapov in tekočine, ki zapusti vsako ploščo, vključuje ravnotežno enačbo

kjer je α koeficient relativne hlapnosti komponent, ki jih je treba ločiti:

enačbe delovne črte

za vrh kolone

za dno stolpca

izraz za faktor obogatitve
.

Izračun je sestavljen iz zaporednega določanja sestave hlapov in tekočine (y i, x i) v odseku kolone med ploščami.

Indeksi za parne in tekoče sestave ustrezajo številki oddelka. Številka plošče sovpada s številko odseka, ki se nahaja pod njo.

Predpostavimo, da je koeficient hlapnosti konstanten, koeficient obogatitve je konstanten, uparjalna kocka nima ločilnega učinka, para, ki jo zapušča, ima enako sestavo kot DDV ostanek.

Blok diagram izračuna

Rezultat izračuna

					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					Spodnji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del
					zgornji del Porabo toplote, ki se oddaja hladilni vodi v deflegmatorju-kondenzatorju, najdemo z enačbo: Rektifikacija je postopek, ki se izvaja v protitočnih stolpnih aparatih s kontaktnimi elementi v obliki plošč. Postopek popravljanja ima številne značilnosti. Različno razmerje obremenitve tekočine in pare v spodnjem in zgornjem delu kolone. Skupni tok procesov prenosa mase in toplote. Vse to otežuje izračun stolpcev za destilacijo pladnja. Široka paleta kontaktnih naprav za diske otežuje izbiro stolpca. V tem primeru izberemo kolono s pladnji TC-P, ker izpolnjuje splošne zahteve kot so: visoka intenzivnost na enoto prostornine aparata, njegova cena. Premer in višina kolone sta določena s obremenitvami s paro in tekočino ter fizikalnimi lastnostmi medsebojno delujočih faz. Bibliografija 1. Dytnersky Yu.I. "Osnovni procesi in naprave kemična tehnologija. Oblikovanje tečaja" : plačilo destilacija stolpci; podrobno termično plačilo deflegmator; okvirno plačilo toplotni izmenjevalci. Seznam ... podan seminarska naloga smo izdelali plačilo destilacija stolpci za ločevanje mešanice: aceton-... Plačilo zapakirano destilacija stolpci neprekinjeno delovanje za ločevanje zmesi kloroform-benzen Predmet >> Kemija Priporočila so zmanjšana za uporabo za izračun destilacija stolpci kinetične odvisnosti, pridobljene s ... tekočino. 2. Plačilo zapakirano destilacija stolpci neprekinjeno delovanje 2.1 Materialna bilanca stolpci in delujoča izpljunka ... Plačilo destilacija naprave za ločevanje binarnih mešanic etilnega alkohola in vode Predmet >> Kemija Pri tem tečajnem delu plačilo destilacija stolpci neprekinjeno delovanje s sitnimi ploščami za... L., Kemija, 1993 G.Ya. Rudov, D.A. Baranov. Plačilo v obliki posode destilacija stolpci, smernice. M., MGUIE, 1998. Katalog... Plačilo poppet destilacija stolpci za ločevanje binarne zmesi ogljikovodikov benzen-toluen Predmet >> Kemija 2. Teoretična osnova izračun v obliki diska destilacija stolpci Obstajata dve glavni metodi analize dela in izračun destilacija stolpci: grafični...

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec

Študentje, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki uporabljajo bazo znanja pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

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

2. Uvod

4. Poravnalni del:

4.1 Materialna bilanca

4.4 Hidravlični izračun stebra

4.5 Toplotni izračun inštalacije

4.6 Določanje premerov šob

5. Izbira standardnih delov

5.1 Fitingi

5.2 Podpora stroju

5.3 Prirobnice

6. Splošne informacije o sestavinah zmesi in TB procesa

Specifikacija

1. Pooblastila za oblikovanje

Izračunajte in načrtujte destilacijsko kolono z ventilskimi pladnji za separacijo pod atmosferskim tlakom, s pretokom GF t/h binarne zmesi S (etilni alkohol - dekan) s koncentracijo komponente z nizkim vreliščem % (mase). Začetna zmes vstopi v kolono pri temperaturi vrelišča. Zahteve za čistost izdelka: % (masa), % (masa).

2. Uvod

V številnih panogah v kemični, naftni, živilski in drugih panogah, kot posledica različnih tehnoloških procesov dobimo mešanice tekočin, ki jih je treba razdeliti na sestavne dele.

Za ločevanje mešanic tekočin in mešanic utekočinjenih plinov v industriji se uporabljajo metode enostavne destilacije (destilacije), destilacije v vakuumu, rektifikacije in ekstrakcije. Rektifikacija se v industriji široko uporablja za popolno ločevanje mešanic hlapnih tekočin, ki so delno ali v celoti topne ena v drugi.

Bistvo postopka rektifikacije je ločitev ene ali več tekočin v bolj ali manj čisti obliki iz mešanice dveh ali na splošno več tekočin z različnimi vreliščemi. To dosežemo s segrevanjem in izhlapevanjem takšne mešanice, čemur sledi večkratni prenos toplote in mase med tekočo in parno fazo; posledično del zelo hlapne komponente preide iz tekoče faze v parno fazo, del manj hlapne komponente pa iz parne faze v tekočo fazo.

Postopek destilacije poteka v destilacijski napravi, ki vključuje destilacijsko kolono, povratni kondenzator, hladilnik-kondenzator, grelnik začetne mešanice, zbiralnike destilata in dna. Povratni kondenzator, kondenzator in grelec so običajni toplotni izmenjevalci. Glavna naprava naprave je destilacijski stolpec, v katerem se hlapi destilirane tekočine dvigajo od spodaj, tekočina pa teče navzdol proti hlapom od zgoraj, ki se v obliki refluksa dovajajo v zgornji del aparata. V večini primerov končni izdelki so destilat (hlapi zelo hlapne komponente, kondenzirani v refluksnem kondenzatorju, zapustijo zgornji del kolone) in DDV ostanek (manj hlapna komponenta v tekoči obliki, ki priteka iz spodnjega dela kolone).

Deflegmator je običajno cevni izmenjevalnik toplote. V številnih primerih pride do kondenzacije vseh hlapov, ki zapuščajo kolono v refluksnem kondenzatorju. V končnem hladilniku se destilat ohladi na vnaprej določeno temperaturo. Včasih se v deflegmatorju kondenzira le del hlapov, da dobimo refluks, v hladilniku pa pride do popolne kondenzacije in hlajenja.

Destilacijske naprave so opremljene tudi z napravami za regulacijo in nadzor načina delovanja in pogosto z napravami za rekuperacijo toplote.

Postopek destilacije lahko poteka pri atmosferskem tlaku, pa tudi pri tlakih nad in pod atmosferskim tlakom. Pod vakuumom se izvede rektifikacija, ko je treba ločiti tekoče mešanice z visokim vreliščem. Povišani tlaki se uporabljajo za ločevanje zmesi, ki so v plinastem stanju pri nižjih tlakih. Stopnja ločevanja mešanice tekočin na sestavne sestavine ter čistost nastalega destilata in destilacijskega ostanka sta odvisna od tega, kako razvita je fazna kontaktna površina in posledično od količine refluksne tekočine (refluksa) in naprave naprave destilacijski stolpec.

V industriji se uporabljajo pakirane, zaprte, sitaste, ventilske filmske cevaste stebre in druge. Razlikujejo se predvsem po zasnovi notranje strukture aparata, katerega namen je zagotoviti interakcijo tekočine in hlapov. Ta interakcija se pojavi, ko para brbota skozi plast tekočine na ploščah ali med površinskim stikom hlapov in tekočine na embalaži ali površini tekočine, ki teče navzdol kot tanek film.

Pakirane kolone se pogosto uporabljajo. Njihova prednost je preprostost naprave in poceni. Druga pomembna prednost nabitih stebrov je njihova nizka hidravlična odpornost. Polnjene kolone so neprimerne za delovanje pri nizki refluksni gostoti, zanje so značilni omejeni intervali polnjenja s paro in tekočino. Za stabilno delovanje polnjene kolone je treba s brizgalnimi napravami zagotoviti enakomerno porazdelitev tekočine po preseku. Poleg tega je v nabitih kolonah težko odvajanje toplote iz nabitega sloja.

Diskovni stolpci niso našli nič manj razširjene uporabe v industriji. To so navpične naprave za prenos mase, ki so po višini prerezane s prečnimi kontaktnimi napravami za prenos mase (pladnji). Naraščajoči parni tok zaporedno mehurčka skozi plasti tekočine na pladnjih. V načinu mehurčkov delujejo sito, pokrovček, ventil, pa tudi okvarjeni pladnji. Pri pladnjih prvih treh vrst se mehurčki plina in gibanje tekočine pojavijo v pogojih navzkrižnega toka zaradi njihovih elementov (luknje, pokrovi, ventili), enakomerno razporejenih na pladnju in prisotnosti prelivnih naprav. Na okvarjenih pladnjih je realiziran protitočni fazni kontakt. Za stebre pladnja je značilna visoka natančnost ločevanja začetne mešanice, širok razpon obremenitev s paro in tekočino ter visoka produktivnost. Pomanjkljivosti teh stebrov so: visoki stroški zaradi kompleksnosti naprave, pa tudi povečan hidravlični upor.

Sitni pladnji imajo velik prerez pladnja, ki ga zasedajo luknje, in posledično visoka produktivnost pare, zanje je značilna enostavnost izdelave, nizka poraba kovin. Pomanjkljivost je visoka občutljivost na natančnost namestitve. Stroj s sijalnimi pladnji ni priporočljiv za uporabo z kontaminiranimi mediji, saj lahko to povzroči zamašitev lukenj.

Pladnji s pokrovi kažejo dobro učinkovitost prenosa mase, imajo velik razpon obremenitev s paro. Hlapi iz prejšnjega pladnja vstopijo v parne šobe pokrovčka in mehurčkajo skozi plast tekočine, v katero so pokrovčki delno potopljeni. Pokrovčki imajo luknje ali nazobčane reže, ki delijo paro na majhne tokove, da povečajo površino njenega stika s tekočino. Omejitev njihove uporabe je v visokih stroških zaradi povečane porabe kovin. Poleg tega imajo zaprti pladnji povečan hidravlični upor in so nagnjeni k zamašitvi.

Ventilski diski kažejo visoko učinkovitost pri velikih intervalih obremenitve zaradi možnosti samoregulacije. Odvisno od obremenitve se ventil premika navpično, spreminja prosto območje za prehod pare, največji odsek pa je določen z višino naprave, ki omejuje dvig. Ventili so izdelani v obliki plošč okroglega ali pravokotnega prereza z zgornjim ali spodnjim omejevalnikom dviga. Pomanjkljivost ventilskih diskov je visok hidravlični upor.

Pokvarjene plošče so najpreprostejše zasnove in imajo nizek hidravlični upor. Zanj je značilna odsotnost prelivnih naprav. Toda ta vrsta pladnjev ima nizko učinkovitost prenosa mase, ozek razpon obremenitev s paro in tekočino.

Stebri za destilacijo s cevastimi filmi so sestavljeni iz snopa navpičnih cevi, na notranji površini katerih tekočina teče navzdol v tankem filmu, ki sodeluje s paro, ki se dviga skozi cevi. Premer uporabljenih cevi je 5-20 mm. Učinek filmske naprave se poveča z zmanjšanjem premera cevi. Za cevaste stebre je značilna enostavna izdelava, visoki koeficienti prenosa mase in zelo nizka hidravlična odpornost proti gibanju pare. Večcevni in dolgocevni stebri z umetnim namakanjem imajo bistveno manjše skupne dimenzije in težo kot tračni stebri.

Vse destilacijske naprave, ne glede na vrsto in zasnovo kolon, so razvrščene na serijske in neprekinjene enote.

V destilacijskih napravah periodičnega delovanja se začetna zmes vlije v destilacijsko kocko, kjer se vzdržuje neprekinjeno vrenje s tvorbo hlapov. Para vstopi v kolono, namakano z delom destilata. Drugi del destilata iz refluksnega kondenzatorja ali naknadnega hlajenja, ohlajen na določeno temperaturo, vstopi v zbiralnik končnega izdelka. V šaržnih kolonah se rektifikacija izvaja, dokler tekočina v kocki ne doseže želene sestave. Nato se segrevanje kocke ustavi, ostanek vlijemo v zbiralnik in začetno zmes ponovno naložimo v kocko za destilacijo. Naprave za serijsko destilacijo so bile uspešno uporabljene za ločevanje majhnih količin mešanic. Velika pomanjkljivost naprav za serijsko destilacijo je poslabšanje kakovosti končnega izdelka (destilata) med potekom procesa, pa tudi toplotne izgube med občasnim razkladanjem in nalaganjem kocke. Te pomanjkljivosti odpravljamo s stalnim odpravljanjem.

Neprekinjeni stebri so sestavljeni iz spodnjega (izčrpavajočega) dela, v katerem se hlapna komponenta odstrani iz tekočine, ki teče navzdol, in zgornjega (okrepitvenega) dela, katerega namen je obogatiti dvigajoče se hlape hlapne komponente. Shema namestitve za kontinuirano destilacijo se od periodične destilacije razlikuje po tem, da se kolona neprekinjeno dovaja z začetno mešanico določene sestave z konstantna hitrost; tudi končni izdelek stalne kakovosti se nenehno umika.

Namen konstrukcijskega izračuna destilacijske kolone za ločevanje binarne zmesi etilni alkohol-dekan je določiti premer kolone, število kontaktnih naprav v ojačevalnih in izpušnih delih kolone, višino kolone, hidravlični upor plošče in kolone kot celote za dane sestave začetne mešanice, pretok začetne mešanice in tlak v koloni.

3. Shema destilacijske naprave

1 - telo stolpca;

2- plošča;

3- krožnik za hrano;

4- grelnik hrane;

5- kotel;

6- deflegmator;

7- kondenzator (hladilnik);

8- hidravlični zaklop;

GF , GV , G R , G D, GW , - molske hitrosti pretoka dovoda, hlapov, ki prihajajo z vrha kolone, refluksa, destilata in ostanka.

XF , XD , XW - molarne frakcije NK v krmi, destilatu in ostanku. [ 12, str. 279]

4. Ocenjeni del

4.1 Materialna bilanca

Naj bosta GD in GW masni stroški

destilat in DDV ostanek, kg/h

Enačba materialne bilance:

GD+ GW = GF - po tokovih;

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

GF =9 t/h=9000 kg/h

Iz sistema enačb materialne bilance določimo:

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

Preračunajmo koncentracije iz masnih deležev v molske deleže:

М(С2Н6О)НК = 46,07 kg/kmol, [2, str.541]

М(С10Н22)ВК = 142,29 kg/kmol, [7, str.637]

Prehrana:

XF ==

destilat:

XD ==

DDV ostanek:

XW==

Tabela 1

Po diagramu sestava-kompozicija (x-y), ki smo ga zgradili glede na podatke o faznem ravnotežju ločenega binarnega sistema najdemo:

0,964? molski delež NC v hlapi v ravnotežju z napajalno tekočino.

Izračunajte najmanjše število refluksa:

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

Številka obratovalnega refluksa:

R = 1,3 Rmin + 0,3;

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

Določite število hrane:

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

Naredimo enačbe delovnih vrstic:

a) za zgornji (ojačitveni) del stebra:

y=0,281x + 0,705

b) za spodnji (izčrpen) del stolpca:

y=1,28x - 0,032

4.2 Določanje hitrosti pare in premera kolone

Povprečne koncentracije tekočine:

a) vrh stolpca

b) dno stolpca:

Povprečne koncentracije pare (po enačbah delovnih vodov):

a) vrh stolpca

b) dno stolpca:

Najdemo povprečne temperature pare in glede na diagram temperatura-sestava, sestavo (t-x, y, ki jo gradimo iz ravnotežnih podatkov:

86 0С; = 146 0С.

Povprečne molske mase pare:

a) vrh stolpca

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

b) spodnji del stolpca:

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

Določimo povprečno gostoto pare:

Povprečna gostota pare v koloni:

Najdemo temperature flegma in dna tekočine glede na diagram t-x,y za XD in XW:

79 0С; 88,50°C.

a) gostota tekočega NC pri 790C; =736,43 kg/m3;

b) gostota tekočega VC pri 88,50C; =667,6 kg/m3

Povprečna gostota tekočine v koloni:

702,0 kg/m3;

Največjo dovoljeno hitrost pare v koloni lahko določimo s formulo: .

Koeficient Cmax se izračuna po formuli:

Сmax = kjer:

H - razdalja med diski = 0,3-0,4 m, vzemite H = 0,4 m;

q- linearna gostota namakanja, to je razmerje volumskega pretoka tekočine do oboda odtoka P (dolžina odtočne palice); q=q0= 10 - 25 m2/h, vzemite q=10 m2/h;

k1=1,15, k2=1 pri atmosferskem in povišanem tlaku, k3=0,34 10-3.

Cmax == 0,0812

0,0812=1,436m/s.

Določite molsko maso destilata:

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

Povprečna temperatura pare v koloni:

Volumetrični pretok pare v koloni:

Izračunamo premer stebra:

Izberemo najbližji večji premer stebra D=1000 mm

Potem je dejanska hitrost:

Določite obseg odtoka P:

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

b=D/2

in koeficient dinamične viskoznosti tekoče mešanice µ pri povprečni temperaturi v koloni:

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

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

Definiramo delo:

Najdemo iz sl. 7.4. povprečna učinkovitost plošč

Dolžina poti tekočine na plošči m.

Glede na sl. 7.5. najdemo popravek za dolžino poti, saj<0,9 м, то =0

Izračunamo število pravih plošč v zgornjem in spodnjem delu stolpca:

5,56, sprejeti 6;

5.56, sprejeti 6.

Skupno število plošč v stolpcu:

Z maržo 15% -20% \u003d 1,15 12 \u003d 13,8;

Sprejemamo n = 14 plošč.

Višina ploščatega dela stebra:

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

Zaporedna številka dejanskega krožnika s hrano:

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

1,15 6 = 6,9; sprejme 7. Število krožnikov s hrano n=7.

4.4 Hidravlični izračun stebra

4.4.1 Hidravlični upor pladnja je enak vsoti izgub tlaka na suhem pladnju in v tekočem sloju:

a) vrh stolpca:

Izguba tlaka na nenamakani plošči

koeficient upora; za disk ventila s popolnoma odprtim ventilom \u003d 3,63;

hitrost pare v luknji, m/s;

kjer je delež prostega dela plošče,

1,744 kg/m3? povprečna gostota pare na vrhu kolone.

Izguba glave v plasti tekočine:

višina odtočne palice, m; približno sprejme 50-70 mm;

tekoča zaledna voda nad odtočno palico;

Povprečna gostota tekočine;

Volumenski pretok tekočine v zgornjem delu kolone, m3/h.

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

Določimo upor namakane plošče:

652,1+399,4=1052Pa

b) dno stolpca:

Odpornost na suho posodo:

Povprečna gostota pare na dnu kolone.

Povprečna molska masa tekočine 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 pretok tekočine v spodnjem delu kolone:

Podpora za tekočino nad odtočnim drogom:

Odpornost plasti tekočine na plošči:

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

Odpornost na namakane plošče:

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

Skupna odpornost vseh plošč:

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

4.4.2 Preverjanje delovanja plošč

Izvaja se glede na vrednost zajemanja tekočine med pladnji ali glede na pretočnost prelivne naprave.

Plošča stabilno deluje pri:

Višina plasti penaste tekočine v prelivnem žepu, m;

y - odhod padajočega curka, m;

b - največja širina prelivnega žepa (puščica segmenta);

Višina sloja nepenjene tekočine v spustnem vodu, m;

Relativna gostota penaste tekočine;

za nizko in srednje peneče tekočine,

sprejme:.

Višina plasti lahke tekočine:

odpornost na posodo,

Gradient nivoja tekočine na plošči, m

Za pladnje ventilov lahko vzamete \u003d 0,005-0,010 m.

Odpornost proti gibanju tekočine v prelivu

Hitrost tekočine v minimalnem delu prelivnega žepa.

dušilka za ločevanje mešanice kolone

za srednje in nizko peneče tekočine sprejemamo: .

hitrost dviganja mehurčkov v obliki gob.

povprečni koeficient površinske napetosti tekočine pri povprečni temperaturi v koloni:

(79+88,5)/2=83,75°C.

Koeficient površinske napetosti: pri temperaturi v koloni tav=83,75 0С (nk)=16,05 10-3 N/m;

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

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

Hitrost naraščanja mehurčkov v obliki gob:

Hitrost tekočine v minimalnem delu prelivnega žepa:

Odpornost proti gibanju tekočine v prelivu:

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

Višina plasti lahke tekočine:

Odhod letala

Pogoj /B/ je izpolnjen:

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

Pogoj /С/ je izpolnjen:

0,054 < 0,153

Delovna hitrost pare v odprtini pladnja ne sme biti manjša od najmanjše hitrosti pare v odprtini pladnja, kar zagotavlja, da pladenj ventila ne odpove:

14,36 > 3,371;

>?pogoj je izpolnjen.

4.5 Toplotni izračun inštalacije

4.5.1 Poraba toplote, ki jo hlapi oddajajo vodi med kondenzacijo v deflegmatorju:

toplota parne kondenzacije J/kg;

4.5.2 Poraba toplote, ki jo prejme spodnja tekočina iz ogrevalne pare v kotlu:

Pri 79 0С;

Pri 88,5 0С;

Pri 80,1 0С.

Vse vrednosti toplotnih kapacitet najdemo iz referenčnih knjig:

Pri 79°C: C = 3226,3

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

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

Pri 88,5°C: C = 3435,8

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

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

Pri 80,10°C: C = 3268,2

C = 2428,1

1,03 = 1524802

4.5.3 Poraba toplote v parnem dovodnem grelniku

Pri 0С: = 2891,1

2290,3

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

4.5.4 Poraba toplote, ki jo destilat oddaja vodi v hladilniku

Pri 0С: = 2933

2306,3 .

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

4.5.5 Poraba toplote, ki jo prejme voda iz ostanka destilacije v hladilniku

Pri 0C: \u003d 3008,42

2339 .

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

4.5.6 Poraba ogrevalne pare s tlakom =4 atm in stopnjo suhosti x=95%

a) v kotlu:

specifična masna toplota kondenzacije ogrevalne pare pri tlaku 4 at.,

b) v grelniku hrane:

Skupna para 0,96 kg/s ali 3,447 t/h.

Poraba hladilne vode, ko se segreje za 20 0C

a) v deflegmatorju:

Toplotna zmogljivost vode pri 20 0C

b) v hladilniku za destilate:

c) v hladilniku za ostanke kadi:

Skupna voda 21,936 kg/s ali 78,97 t/h.

4.6 Določanje premera šobe

Priključitev cevne armature na aparat, kot tudi tehnoloških cevovodov za dovod in odvod različnih tekočih in plinastih produktov, se izvede s pomočjo fitingov ali vodovodnih cevi, ki so lahko snemljive in enodelne. Glede na pogoje vzdrževanja se pogosteje uporabljajo različni priključki (prirobnični okovi).

Jekleni prirobnični priključki so standardizirani in so cevi iz cevi s prirobnicami, ki so nanje privarjene ali kovane hkrati s prirobnicami. Odcepne cevi fitingov so glede na debelino stene tankostenske in debelostenske, kar je posledica potrebe po okrepitvi luknje v steni aparata z razcepno cevjo z različnimi debelinami sten.

Premeri armatur so določeni z volumetričnim pretokom tekočine Q ali pare in z njihovo priporočeno hitrostjo w.

Napajanje se v kolono dovaja s črpalko (prisilno gibanje :), vzamemo 1,5 m / s. Flegm, spodnja tekočina in spodnji ostanki tečejo z gravitacijo (), vzamemo 0,3 m / s. Za hlape vzamemo 30 m / s.

4.6.1 Premer šobe za vstop v dovodni stolpec:

Pri dovodni temperaturi = 80,1 0С najdemo iz referenčnih knjig

Gostota moči:

0,00138 m?/kg

720,693 kg/m?.

Volumetrična poraba energije:

m/s - hitrost tekočine med injiciranjem.

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

4.6.2 Premer refluksne šobe

Masni pretok refluksa

Določimo gostoto NC pri zgornji temperaturi 79 0C: .

Volumenski pretok refluksa:

0,00068 m?/s

m / s - hitrost toka flegma (gravitacija).

Premer šobe:

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

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

4.6.3 Premer izstopa pare kolone

Masni pretok hlapov:

Gostota hlapov:

1,595 kg/m?

Pretok pare:

1,126 m?/s

Premer šobe:

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

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

4.6.4 Premer šobe za izpust spodnje tekočine iz kolone

V prvem približku se molarni pretok pare in tekočine ne spreminja vzdolž višine kolone (razen napajalne plošče, saj vanjo vstopi začetna zmes), saj se med kondenzacijo enega mola VC iz hlapov en mol NC izhlapi iz tekočine. Če sta molarni masi NC in VC blizu, se masni pretok ne spreminja vzdolž višine kolone. V nasprotnem primeru se lahko masni pretok tekočine na dovodnem pladnju zelo razlikuje od pretoka spodnje tekočine.

Povprečna molska masa hrane:

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

Molarna poraba krme:

0,035 kmol/s

Molarna poraba refluksa:

0,0109 kmol/s

Molarni pretok spodnje tekočine:

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

Masni pretok kubične tekočine:

0,0459 142,29 \u003d 6,531 kg / s Gostota spodnje tekočine je približno enaka:

88,50°C.

Volumetrični pretok spodnje tekočine:

0,0098 m?/s

m / s - spodnja tekočina teče z gravitacijo.

Premer šobe:

d = = = 0,198 m ali d=198 mm

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

4.6.5 Premer izstopne šobe za ostanke

Volumetrična poraba ostanka DDV:

94,80°C.

0,0018 m?/s

Premer šobe:

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

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

4.6.6 Premer priključka za dovajanje mešanice hlapov in tekočine v kocko kolone

Masni pretok mešanice hlapov in tekočine

6,531- = 5,323 kg/s

Gostota hlapov:

Absolutni tlak v kocki kolone

zračni tlak;

P je skupni hidravlični upor vseh plošč; ?Р = 15368,5 Pa;

Normalni tlak, = 1 atm;

101325 + 15368,5 = 116693,5 Pa.

5,525 kg/m?

Predvidevamo, da v meji celotna tekoča faza izhlapi v kotlu.

Volumetrični pretok mešanice hlapov in tekočine (v meji):

0,963 m?/s

Premer šobe:

d = = = 0,202 m ali d=202 mm

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

4.6.7 Premer priključka dovodnega grelnika

Gostota hlapov pri absolutnem tlaku 4 atm. = 2,12 kg/m?.

Pretok pare:

0,098 m?/s

40 m/s - hitrost pare.

Premer šobe:

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

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

4.6.8 Premer priključka kotla

Pretok pare:

0,354 m?/s

Premer šobe:

d = = = 0,106m ali d=106 mm

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

4.6.9 Premer šobe deflegmatorja

Sprejemamo gostoto vode = 1000 kg / m?

Volumen pretok vode:

Premer šobe:

d = = = 0,121m ali d=121 mm

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

4.6.10 Premer povezave hladilnika destilata

0,002406 m?/s

Premer šobe:

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

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

4.6.11 Premer okovja za spodnji hladilnik

0,00217 m?/s

Premer šobe:

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

Standardni premer okovja izberemo v skladu s tabelo 10.2

5. Izbira standardnih delov

5.1 Fitingi

Priključitev cevne armature na aparat, kot tudi tehnoloških cevovodov za dovod in odvod različnih tekočih ali plinastih produktov, se izvede s pomočjo fitingov ali dovodnih cevi, ki so lahko snemljive in enodelne. Glede na pogoje vzdrževanja se pogosteje uporabljajo snemljive povezave (prirobnične armature).

Jekleni prirobnični priključki so standardizirani in so cevi iz cevi s prirobnicami, ki so nanje privarjene ali kovane hkrati s prirobnicami. Odcepne cevi fitingov so glede na debelino stene tankostenske in debelostenske, kar je posledica potrebe po okrepitvi luknje v steni aparata z razcepno cevjo z različnimi debelinami sten.

Izvedba standardnih jeklenih navarjenih prirobničnih nastavkov: z navarjeno ravno prirobnico in tankostenskim priključkom

Glavne dimenzije odcepnih cevi, standardne jeklene prirobnice, tankostenske armature pri.

ime
Vhodna moč
Vnos flegma
Odstranjevanje hlapov iz kolone
Spodnji izhod tekočine
Donos DDV ostanka
Dovod pare v kotel
Dovod vode v deflegmator

5.2 Podpora stroju

Montaža kemičnih naprav na temelje ali posebej nosilne konstrukcije se izvaja večinoma s pomočjo nosilcev. Samo naprave z ravnim dnom so nameščene neposredno na temelje.

Glede na delovni položaj aparata ločimo nosilce za navpične aparate in nosilce za vodoravne aparate. Vertikalne naprave so običajno nameščene bodisi na stojala, ko so nameščene spodaj v prostoru, bodisi na viseče tace, ko je aparat nameščen med stropi v prostoru ali na posebne jeklene konstrukcije.

Zasnova standardnih cilindričnih nosilcev za jeklene varjene stebre z zunanjimi sorniki.

Nosilec izberemo glede na premer.

Glavne dimenzije cilindričnih nosilcev za stolpni aparat

5.3 Prirobnice

Pri kemičnih aparatih so za ločljivo povezavo jeklenih ohišij in posameznih delov prirobnične povezave pretežno okrogle oblike. Na prirobnice so na aparat pritrjene cevi, fitingi itd. Prirobnični priključki morajo biti močni, togi, tesni, dostopni za montažo, demontažo in popravilo. Prirobnični priključki so standardizirani za cevi in ​​cevne armature ter ločeno za naprave.

Izdelava standardnih jeklenih prirobnic z ravnim zvarom za cevi in ​​cevne spojke

Izvedba standardnih jeklenih ploščatih varilnih prirobnic z gladko tesnilno površino

Prirobnice za cevi in ​​cevne armature jeklene ploščato varjene s povezovalnim izboklinom pri.

ime
Vhodna moč
Vnos flegma
Odstranjevanje hlapov iz kolone
Spodnji izhod tekočine
Donos DDV ostanka
Vnos mešanice hlapov in tekočine v kocko kolone
Dovod pare v dovodni grelnik
Dovod pare v kotel
Dovod vode v deflegmator
Dovod vode v hladilnik destilacije
Dovod vode v spodnji hladilnik ostankov

Prirobnice za naprave jeklene ploščato varjene na.

Dno je eden glavnih elementov kemičnih naprav. Cilindrični varjeni trupi tako horizontalnih kot vertikalnih naprav so na obeh straneh omejeni z dnom. Oblike dna so eliptične, polkrogle, v obliki sferičnega segmenta, stožčaste in valjaste. Najpogostejša oblika je eliptična. Izdelane so vroče žigosanje iz ravnih okroglih surovcev, sestavljenih iz enega ali več delov, zvarjenih skupaj.

Zasnova eliptičnega prirobničnega dna (slika 7.1, a)

Premer aparata D=1000 mm.

Dimenzije eliptičnega prirobničnega dna z notranjim premerom osnove

6. Varnostni ukrepi in splošne informacije o sestavinah zmesi

Proizvodna oprema. Splošne varnostne zahteve.

1. Konstrukcijski materiali proizvodne opreme ne smejo imeti nevarnega in škodljivega vpliva na človeško telo pri vseh določenih načinih delovanja in predvidenih pogojih delovanja ter ustvarjati požarne in eksplozijske nevarnosti.

2. Zasnova proizvodne opreme mora v vseh predvidenih načinih delovanja izključevati obremenitve delov in montažnih enot, ki lahko povzročijo škodo, ki predstavlja nevarnost za delavce.

3. Zasnova proizvodne opreme in njenih posameznih delov mora izključevati možnost njihovega padca, prevračanja in spontanega premika.

4. Deli proizvodne opreme (vključno s cevovodi hidravličnih, parnih, pnevmatskih sistemov, varnostnimi ventili, kabli itd.), katerih mehanske poškodbe lahko povzročijo nevarnost, morajo biti zaščiteni z varovali ali nameščeni tako, da preprečijo nenamerne poškodbe delavcev ali vzdrževalna orodja.

5. Proizvodna oprema mora biti v predvidenih delovnih pogojih odporna na ogenj in eksplozijo.

6. Zasnova proizvodne opreme, ki jo poganja električna energija, mora vključevati naprave (sredstva) za zagotavljanje električne varnosti: ograje, ozemljitev, ozemljitev, izolacijo delov pod napetostjo.

7. Zasnova proizvodne opreme mora izključevati nevarnost, ki jo povzroči brizganje vročih materialov in snovi, ki se obdelujejo in (ali) uporabljajo med delovanjem.

8. Krmilni sistem mora zagotavljati njegovo zanesljivo in varno delovanje v vseh predvidenih načinih delovanja proizvodne opreme in pod vsemi zunanjimi vplivi, ki jih predvidevajo pogoji delovanja. Sistem upravljanja bi moral izključiti ustvarjanje nevarne situacije zaradi kršitve delavca (delavcev) zaporedja kontrolnih dejanj.

Med delovanjem destilacijske kolone je treba upoštevati naslednja varnostna pravila:

1. Pred zagonom je treba destilacijsko kolono pregledati in preizkusiti tlačno trdnost; Preverjena je bila uporabnost in pripravljenost za delovanje vseh pripadajočih naprav in cevovodov, uporabnost instrumentacije, regulatorjev temperature in tlaka v koloni, merilnikov nivoja tekočine v spodnjem delu kolone, sprejemnikov rektificiranih produktov in rezervoarjev za ostanke.

2. Zagon destilacijske naprave je treba izvesti strogo po predpisanem zaporedju, ki mora biti navedeno v tehnoloških navodilih.

3. Med delovanjem destilacijskih kolon je potrebno nenehno spremljati procesne parametre in uporabnost opreme.

4. Pozimi je treba na odprtih obratih najmanj enkrat na izmeno preveriti stanje stebrov, produktovodov, vodovodov, drenažnih vej na parovodih in aparatih, odtočnih vodovih ipd. V tem obdobju je treba zagotoviti neprekinjeno gibanje tekočine v komunikacijah (zlasti z vodo), da se prepreči njihovo pretrganje. Odtočne in drenažne vode ter najnevarnejša območja za oskrbo z vodo, alkalijami in drugimi zmrzovalnimi tekočinami je treba izolirati.

5. Zagotoviti je treba, da se poškodovana območja toplotne izolacije destilacijskih stebrov in njihovih nosilcev pravočasno popravijo. Toplotna izolacija mora biti čista, v dobrem stanju in zasnovana tako, da v primeru puščanja ne morejo nastati skriti tokovi tekočine skozi telo.

6. Če se odkrijejo puščanja v destilacijskih stebrih, toplotnih izmenjevalnikih in drugih napravah, je treba do prehodnih mest dovajati vodno paro ali dušik, da preprečimo morebitni vžig ali nastajanje mešanic eksplozivnih koncentracij.

8. V delavnicah in na odprtih destilacijskih in absorpcijskih napravah je treba preveriti razpoložljivost primarne gasilne opreme in uporabnost obstoječih stacionarnih ali polstacionarnih gasilnih sistemov.

Sestavine originalne mešanice.

Decan je brezbarvna, vnetljiva tekočina z rahlim vonjem po bencinu. Dekan je netopen v vodi, zmerno topen v etanolu in zlahka topen v nepolarnih topilih. Plamenišče 47?С, temperatura samovžiga 208?С.

Dekan spada v razred nasičenih ogljikovodikov. Kemično najbolj inertne med organskimi spojinami, nasičeni ogljikovodiki so hkrati najmočnejša zdravila. V praksi je delovanje nasičenih ogljikovodikov oslabljeno zaradi njihove zanemarljive topnosti v vodi in krvi, zaradi česar so visoke koncentracije v zraku nujne za ustvarjanje nevarnih koncentracij v krvi. Toksičen učinek: zaradi visoke lipofilnosti ima narkotični učinek.

MPC dekanskih hlapov v zraku delovnega območja je 300 mg/m?. V pogojih akutne izpostavljenosti lahko opazimo omamljanje, glavobol, slabost, bruhanje, upočasnitev pulza. V primeru zastrupitve pokličite

nujna medicinska pomoč. Žrtev odstranite iz območja okužbe na svež zrak, zagotovite mir.

Individualna zaščita. Primerno za nizke koncentracije

filtrirna industrijska plinska maska ​​znamke A. Pri zelo visokih koncentracijah - izolacijske cevne plinske maske s prisilnim dovodom zraka. V primeru daljšega stika - zaščita kože: rokavice,

predpasniki z neprepustnim premazom; za zaščito oči je treba uporabiti maske. Preventivni ukrepi. Tesnjenje opreme in komunikacij, ustrezno prezračevanje prostorov. Obvezno zdravniški pregledi zaposlenim enkrat na 12 mesecev med delom, povezanim s sproščanjem dekanskih in drugih nasičenih ogljikovodikov.

Etilni alkohol (etanol, metilkarbinol) je vnetljiva, brezbarvna tekočina z značilnim vonjem, ki se meša v katerem koli razmerju z vodo in številnimi organskimi topili. Plamenišče 13°C, temperatura vžiga 365°C.

Etanol se uporablja za sintezo številnih organskih spojin, za proizvodnjo SC po metodi Lebedeva, v industriji alkohola-vodke in pivovarstva, kot topilo za lake, za ekstrakcijo itd.

MPC hlapov etilnega alkohola v zraku delovnega območja je 1000 mg/m?. Splošna narava delovanja: zdravilo, ki najprej povzroči vzbujanje in nato paralizo centralnega živčnega sistema. V človeškem telesu se etanol pretvori v acetaldehid in ocetno kislino, ki povzročita toksične poškodbe vseh organov in tkiv. Ob dolgotrajni izpostavljenosti visokim odmerkom lahko povzroči hude organske bolezni živčnega sistema, jeter, srčno-žilnega sistema in prebavnega trakta. . Akutna zastrupitev s hlapi etilnega alkohola pri delu (brez zaužitja) je praktično malo verjetna, tudi če upoštevamo, da ves vdihani alkohol ostane v telesu. Primeri kronične zastrupitve s hlapi etilnega alkohola niso znani.

Etanol v svoji čisti obliki povzroča suho kožo pri delavcih in občasno nastanek razpok.

Znaki zastrupitve: čustvena nestabilnost, motena koordinacija gibov, pordela koža obraza, slabost in bruhanje, depresija dihanja in oslabljena zavest (v hujših primerih).

V primeru zastrupitve z etilnim alkoholom je treba poklicati rešilca zdravstvena oskrba. Če je žrtev pri zavesti, vendar ima hudo šibkost, letargijo, zaspanost, mu lahko pred prihodom zdravnika povohate vato, navlaženo z amoniakom, in sperite želodec. Za izpiranje želodca morate popiti 1-1,5 litra vode z dodatkom sode bikarbone (1 čajna žlička sode na 1 liter vode), nato pa izzovete gag refleks. Postopek lahko večkrat ponovite. Nato je treba žrtev segreti, saj alkohol vodi do širjenja površinskih žil kože, kar prispeva k hitro hlajenje organizem. Priporočljivo mu je, da pije močan čaj ali kavo. V prisotnosti tabletiranega aktivnega oglja lahko žrtvi date do 20 tablet.

Individualna zaščita. Temeljita zaščita dihal. Uporaba filtrirne industrijske plinske maske znamke A. Zaščita kože (kombinezon, zaščitne rokavice) in oči (maske, očala).

Preventivni ukrepi: tesnjenje opreme in komunikacij, nedostopnost etilnega alkohola, razlagalno delo, ustrezno prezračevanje prostorov.

Ukrepi požarne varnosti. Sestavine začetne mešanice (dekan, etilni alkohol) so vnetljive tekočine. Rezervoarji, procesna oprema, cevovodi in naprave za polnjenje in drenažo, povezane s sprejemom, shranjevanjem in premikanjem etilnega alkohola, morajo biti zaščiteni pred statična elektrika. Električna oprema mora biti odporna proti eksploziji. Sredstva za gašenje požara: pesek, azbestna odeja, gasilni aparati na ogljikov dioksid. .

7. Seznam uporabljene literature

1. Kogan V.E., Fridman V.M., Kafarov V.V. Ravnotežje med tekočino in paro. Imenik. knjiga. 1-2. M.; L.: Nauka, 1966. -786 str.

2. Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Primeri in naloge za tečaj PAKhT. L.: Kemija, 1987-.576 str.

3. Ramm V.M. absorpcija plina. M.: Kemija, 1976.-655 str.

4. Izračun glavnih procesov in naprav rafiniranja nafte / Ed. Sudakov. Imenik. M.: Kemija, 1979.-568 str.

5. Osnovni procesi in aparati kemijske tehnologije / Ed. Yu.I. Dytnersky. Vodnik za oblikovanje. M.: Kemija, 1991-496s.

6. Aleksandrov I.A. Destilacijske in absorpcijske naprave. M.: Kemija, 1978.-280 str.

7. Priročnik kemika. Zvezek II Osnovne lastnosti anorganskih in organskih spojin. L., M.: Kemija, 1964.-1168 str.

8. Vargaftik N.B. Priročnik o termofizikalnih lastnostih plinov in tekočin. Moskva: Nauka, 1972-720.

9. Tipični stolpni aparat: vodnik, Kazan, 1982.-20 str.

10. Uryadov V.G., Aristov N.V., Kurdyukov A.I. Razmerje "struktura-lastnost". del IV. Topološki pristop k opisu površinske napetosti organskih spojin., 2002.-77 str.

11. Lashchinsky A.A. Projektiranje varjenih kemičnih naprav. Imenik. L.: Mašinostroenie, 1981.-382 str.

12. Skoblo A.I., Tregubova I.A., Molokanov Yu.K. Postopki in naprave za rafiniranje nafte in nafte kemična industrija.M.: Kemija, 1982.-584

13. Škodljive snovi v industriji. Imenik. T I Organske snovi / Ed. N.V. Lazarev. L.: Kemija, 1976-538s.

14. Lashchinsky A.A., Tolchinsky A.R. Osnove načrtovanja in izračuna kemične opreme. Imenik. L .: Mashinostroenie, 1970-752.

15. VNE 5-79 PPBO - 103 -79 Pravila požarne varnosti za delovanje podjetij kemične industrije, 322 str.

16. Priročnik petrokemika, zvezek 1. / Ed. Ogorodnikova S.K. M.: 1978 - 496 str.

Gostuje na Allbest.ru

Podobni dokumenti

Določanje hitrosti pare in premera kolone, števila plošč in višine kolone. Hidravlični izračun plošč. Toplotni izračun stebra. Izbira zasnove toplotnega izmenjevalnika. Določanje koeficienta toplotne prehodnosti vode. Izračun hladilnika za destilat.

seminarska naloga, dodana 07.01.2016


Izračun neprekinjenega delovanja destilacijske kolone za ločevanje binarne zmesi aceton-voda. Materialna bilanca stebra. Hitrost pare in premer kolone. Hidravlični izračun pladnjev, določitev njihovega števila in višine stebrov. Toplotni izračun inštalacije.

seminarska naloga, dodana 02.05.2011


Rektifikacija kot metoda ločevanja tekočih mešanic v industriji. Določanje dimenzij stolpca. Hidravlični izračun plošč in tlaka v kocki. Izračun črpalke, grelnika surovin, deflegmatorja in kotla. Toplotna in materialna bilanca stebra.

seminarska naloga, dodana 07.02.2015


Materialna bilanca kolone in delovno razmerje refluksa. Povprečni masni pretok tekočine za zgornji in spodnji del kolone. Volumetrični pretok pare in tekočine. Hidravlični izračun destilacijske kolone. Toplotni izračun inštalacije in armatur.

seminarska naloga, dodana 04.05.2015


Značilnosti postopka popravljanja. Tehnološki sistem destilacijski obrat za ločevanje zmesi heksan-toluen. Materialna bilanca stebra. Hidravlični izračun plošč. Določanje števila plošč in višine stebra. Toplotni izračun inštalacije.

seminarska naloga, dodana 17. 12. 2014


Periodična rektifikacija binarnih mešanic. Naprave za kontinuirano destilacijo za ločevanje binarnih mešanic. Izračun hladilnika ostanka DDV, višine plinsko-tekoče plasti tekočine. Določanje hitrosti pare in premera kolone.

seminarska naloga, dodana 20. 08. 2011


Določanje hitrosti pare in izračun premera destilacijske kolone. Konstrukcija krivulj izobar pare in tekočine, odvisnost diagrama nasičenih hlapov od temperature, konstrukcija izobare. Izračun kondenzatorja-hladilnika, premera armature in kotla.

seminarska naloga, dodana 25.09.2015


Kolona za neprekinjeno destilacijo s sitami, izračun materialne bilance. Destilat, destilacijski ostanek in molska količina podajanja. Hidravlični izračun plošč. Število plošč in višina stolpca. Dolžina poti tekočine na plošči.

kontrolno delo, dodano 15.03.2009


Tehnološki temelji postopka rektifikacije, njegove faze in načela. Določanje najmanjšega števila plošč, refluksnega razmerja in premera kolone. Toplotni in konstrukcijsko-mehanski izračun inštalacije. Izračun toplotne izolacije. Avtomatizacija procesov.

seminarska naloga, dodana 16.12.2015


Materialna bilanca postopka rektifikacije. Izračun refluksnega razmerja, hitrosti pare in premera kolone. Toplotni izračun destilacijske kolone. Izračun opreme: kotel, deflegmator, hladilniki, grelec. Izračun premera cevovodov.

Vprašanje številka 1. Izračun debeline stene valjaste lupine, ki deluje pod notranjim tlakom.

Analiza trdnosti za preskusne pogoje ni potrebna, če je načrtovani tlak v preskusnih pogojih manjši od načrtovanega tlaka pri delovni pogoji pomnoženo z 1,35[ 20]/[].

Vprašanje številka 2. Izračun debeline pokrovov in dna. Njihove vrste.

Dno, tako kot školjke, so eden glavnih elementov tehnoloških naprav. Cilindrični varjeni trupi tako horizontalnih kot vertikalnih naprav so na obeh straneh omejeni z dnom. Dno je integralno povezano z lupino.

Oblika dna je eliptična, polkrogla, v obliki sferičnega segmenta, stožčasta, ravna in torusferična. Konična in ravna dna so na voljo s prirobnicami ali brez, medtem ko eliptična dna imajo samo prirobnice.

Najpogostejša oblika dna pri varjenih tehnoloških napravah je eliptična z nastavkom na valju.

Dna z zunanjimi premeri osnove se uporabljajo za trupe iz cevi, dna z notranjimi premeri osnove pa za trupe, valjane iz pločevine.

Izračun eliptičnega dna, ki deluje pod notranjim tlakom, je sestavljen iz določitve izračunane debeline stene S.

Izračun se izvede glede na vrednost razmerja določilnih parametrov: kje je dovoljena natezna napetost za material dna, notranji nadtlak, koeficient oslabitve dna zaradi zvara ali neojačanih lukenj.

Izračun dna je možen tako po notranjem premeru osnove kot po zunanjem. Pri izračunu po premeru se nazivna debelina stene določi po formuli, mm:

V tem primeru mora biti razmerje parametrov za določanje:

Če je razmerje večje ali enako 25, dobimo debelino stene po formuli: kjer je notranji polmer ukrivljenosti na vrhu dna, m.

Tu so globine izbokline, m.

Pri izračunu po premeru, ne glede na razmerje določilnih parametrov, kjer je zunanji polmer ukrivljenosti na vrhu dna, m. Tukaj je globina izbokline, m.

Za standardna dna in zato.

Debelina stene se določi po formuli: kjer je skupno povečanje na izračunano debelino lupine, mm,

Vrednost v splošni pogled se določi po formuli: dodatek za korozijo ali drugo vrsto kemičnega vpliva delovnega okolja na material, mm, dodatek za erozijo ali drugo vrsto mehanskega vpliva medija na material, mm, dodaten dodatek iz tehnoloških in montažnih razlogov , mm, dodatek za okolje velikosti na najbližjo velikost v asortimanu , mm.

Za razliko od dna, ki so trajno povezana z ohišjem telesa, so pokrovi snemljive enote ali deli aparata, ki hermetično zapirajo telo. Pokrovi v napravi služijo za udobje montaže, pregleda in popravila enot naprave.

Pokrov v napravi je lahko zgornji, spodnji in stranski. Oblika pokrova je okrogla, pravokotna in oblikovana. Najpogostejši so okrogli pokrovi, saj so v izdelavi tehnološko naprednejši.

Okrogli pokrovi so v bistvu polkroglasto ali eliptično dno, na katerega je privarjena prirobnica. Ista prirobnica je privarjena na telo aparata. Za pritrditev pokrova na ohišje se uporabljajo vijaki ali čepi, katerih dimenzije in število morajo biti zadostne, da zagotovijo potrebno vpenjalno silo in tesnost aparata med delovanjem in preskušanjem.

Debelina stene pokrova se izračuna podobno kot debelina spodnje stene.

Vprašanje številka 3. Izračun debeline sten školjk, ki delujejo pod zunanjim pritiskom.

Debelina stene se določi po formuli:

kjer je c - povečanje, ki ga sestavljajo: c 1 - dodatek proti koroziji; od 2 - povečanje minus tolerance; od 3 - tehnološko povečanje.

Koeficient K 2 = f (K 1; K 3) je določen z izračunanim nomogramom, odvisno od vrednosti ​​koeficientov K 1 in K 3:

Dovoljeni zunanji tlak je določen s formulo:

kjer je dovoljeni tlak iz stanja trdnosti določen s formulo:

Dovoljeni tlak iz pogoja stabilnosti v mejah elastičnosti je določen s formulo:

Ocenjena dolžina lupine je izbrana glede na njeno konfiguracijo.

S pomočjo izračunanega nomograma lahko določite s R , [p] in l.

Dobljeno vrednost debeline stene je treba preveriti s formulo [p].

Vprašanje številka 4. Parametri za izračun prirobničnih povezav.

Prirobnica - povezovalni del cevi, rezervoarjev, jaškov itd., Izveden praviloma hkrati z glavnim delom; običajno ravno obroč ali disk z luknjami za vijake ali čepe. Zagotavlja tesnost in (ali) trdnost povezave.

S pomočjo prirobnic so na aparat pritrjene vse vrste pokrovov, cevi, sestavljena ohišja pa so medsebojno povezana.

Prirobnice so trdne in proste.

Enodelne prirobnice so en kos z deli, ki jih je treba povezati (varjeni, uliti), ki se uporabljajo pri nizkih in srednjih tlakih v aparatu. Priporočljiva je uporaba ohlapnih prirobnic, kadar je potrebna neodvisna koordinacija (v ravnini prirobnic) delov, ki jih je treba povezati vzdolž lukenj za vijake, in tudi kadar je treba imeti prirobnice iz močnejšega materiala kot deli, ki jih je treba povezani.

Pri načrtovanju in izračunu prirobnične povezave je določeno naslednje:

1 konstrukcijski material prirobnic in vijakov (čepov),

2 pritisk,

3 priključni notranji premer,

4 debelina stene naprave.

Izberite obliko in material tesnila, določite širino tesnila. Izberite vrsto prirobnične povezave glede na tlak in temperaturo medija v napravi.

Če je mogoče, se izbere standardna prirobnica, ni standardne prirobnice s potrebnimi parametri, nato se izračuna prirobnična povezava.

1 Poiščite izračunane vrednosti:

1,1 tanjša debelina konusne puše prirobnice,

1.2 razmerje večje debeline tulca prirobnice do manjše,

1.3 prirobnica puše velike debeline,

1,4 dolžina prirobnice za čelni zvar.

2 Izberite premer vijakov (čepov).

3 Poiščite premer kroga vijaka.

4 Poiščite zunanji premer prirobnice.

5 Poiščite zunanji premer tesnila.

6 Poiščite povprečni premer tesnila.

7 Poiščite efektivno širino blazinice.

8 Poiščite približno število vijakov (čepov).

Vprašanje številka 5.Določanje geometrijskih parametrov prirobničnih povezav.

V kemični industriji se za cevi, cevne armature in aparate uporabljajo predvsem naslednje vrste prirobnic: jeklene ploščato privarjene na telo in jeklene čelno varjene (slika 1.2).

Pri načrtovanju naprave je treba uporabiti standardne in normalizirane prirobnice. Takšne prirobnice se proizvajajo ločeno za armature in cevovode D y do 800 mm in za naprave na D y od 400 mm in več. Izračun prirobničnih povezav se izvede v primerih, ko ni mogoče uporabiti normaliziranih prirobnic zaradi pomanjkanja prirobnic zahtevanih parametrov.

Izračun prirobnične povezave zahteva izračun naslednjih izračunanih vrednosti:

Prirobnica konusne puše manjše debeline

Razmerja večje debeline prirobnične puše do manjše za prirobnice in vijake za čelno varjenje se izberejo po načrtu, za ravne varjene prirobnice;

Sprejmejo se debelejše prirobnične puše, za ravno varjene prirobnice;

Višina priključka prirobnice za čelni zvar.

Poleg tega opredeljujejo:

Ekvivalentna debelina prirobnične puše

za ravno varilno prirobnico ;

Premer kroga vijaka, m:

a) za prirobnice za čelno varjenje

b) za varjene ravne prirobnice

Zunanji premer prirobnice, kjer a - vrednost je odvisna od vrste in velikosti matice, m; - premer vijaka, m; velikost se vzame kot večkratnik 10 ali 5 mm;

Zunanji premer tesnila, kjer je vrednost izbrana glede na premer vijakov in vrsto tesnila;

Povprečni premer tesnila, kjer je širina tesnila;

Efektivna širina traku, m:

a) za ravna tesnila:

Pri ,, pri;

b) za tesnila osmerokotnih in ovalnih prerezov:

Približno število vijakov (čepov)

Kjer je - korak vijaka, m. Končno število vijakov se določi kot najbližji večji večkratnik štirih;

Približna debelina prirobnice

Kje je določeno z urnikom.

Vprašanje številka 6. Okrepitev lukenj v stenah aparata. Izračun ojačitve lukenj.

Potrebne luknje za okovje in lopute v stenah karoserije, pokrova, spodnjem delu varjene naprave oslabijo stene, zato jih večina okrepi. Na sl. 1.7 prikazuje tipične zasnove za krepitev lukenj v stenah varjenih aparatov. Najbolj racionalno in zato zaželeno je okrepiti armaturo z odcepno cevjo (slika 1.7, vrste a in b). Spodaj opisana metoda za utrjevanje posameznih lukenj v stenah naprav iz plastičnih materialov, ki delujejo pod statičnimi obremenitvami, se uporablja pod naslednjimi pogoji:

1 za okrogle luknje v stenah valjastih školjk in sferičnih in eliptičnih dna

2 za okrogle luknje v stenah stožčastih školjk in dna , kjer je α polovica kota na vrhu stožca; drugi parametri na sl. 1,7;

3 za ovalne luknje kjer sta dolžini male in velike osi ovalne luknje. Pri izračunu ojačitve ovalnih lukenj se uporablja parameter d - dolžina glavne osi ovalne luknje, t.j. d=

Luknja se šteje za posamezno, če luknja, ki ji je najbližja, ne vpliva nanjo, kar je možno, če razdalja med osrednjima osema ustrezne šobe izpolnjuje pogoj, kjer je A D - razdalja med osemi okovja, m; d 1, d 2 - notranji premer prvega in drugega okovja, m; S w1, S w2 - debelina stene prvega in drugega okovja, m.

riž. 1.7. Izračunske sheme za različne izvedbe za krepitev lukenj v stenah naprav, ki delujejo pod statičnimi obremenitvami: a- ojačitev z enosmernim okovjem; b- dvostransko prileganje; v- enosmerno prileganje in podloga; g - dvostranski okov in dva prekrivka; d- prirobnica in pritrditev; e- šef

Če je razdalja A med dvema sosednjima luknjama bo manj A D , potem se lahko izračun utrdb izvede na enak način kot za eno luknjo s pogojnim premerom , kjer je C strukturno povečanje, m.

Največji dovoljeni premer d D , m, ena luknja v steni, ki ne zahteva dodatne ojačitve, je določena s formulo kje S" - nazivna konstrukcijska debelina stene telesa aparata brez strukturnega dodatka in pri ϕw = 1, m; ϕ - faktor trdnosti zvara.

Če je premer luknje , potem krepitev luknje (in s tem nadaljnji izračun) ni potrebna. Če , potem morate izbrati vrsto utrdbe in zanjo izpolniti naslednje pogoje.

V primeru varjenja fitinga ali cevi na steno aparata po shemah a in b naprej riž. 1.7 (najpogostejši primer pri načrtovanju), je okrepitev luknje s tem okovjem zadostna, če so izpolnjeni naslednji pogoji:

z enosmernim nastavkom (shema a)

z dvostranskim nastavkom (slika b)

kjer je nazivna konstrukcijska debelina stene šobe (brez korakov in pri ϕ = 1), m.

Če pogoji (1), (2) niso izpolnjeni V spoj je treba vnesti dodatne ojačitve v obliki lokalne zadebelitve stene okovja, lokalnega odebelitve armirane stene ali obloge. Debeline stene fitinga, ki je vključen v krepitev, na podlagi racionalnega varjenja, ni priporočljivo povečati na več kot 2 S.

Pri utrjevanju luknje z okovjem in prekrivkom, najprej; 1. debelina stene se ne poveča, ampak debelina ojačitvene obloge S H vzeto enako debelini stene S.

Okrepitev v tem primeru je zagotovljena pod pogoji:

Za shemo v(slika 1.7)

za shemo G (4)

Če pogoji (3) ali (4) niso izpolnjeni, je potrebno povečati debelino stene šobe S Ш (do S Ш< 2S), либо тол­щину накладки S H (v istih mejah) ali oboje, dokler niso izpolnjeni določeni pogoji.

Pri varjenju fitinga ali cevi na steno s prirobnico po shemi d(slika 1.7) zadostuje ojačitev lukenj s prirobnicami in vgradnjo, če je pogoj izpolnjen

Upoštevati je treba, da debelina prirobnice S 6 iz tehnoloških razlogov ne sme biti večja od 0,85, kar omejuje uporabo takšnih ojačitev.

Okrepitev lukenj s šefom po shemi e(slika 1.7) zadostuje, če je pogoj

Širina blazinice b H (ali šefi) se izračuna po formuli

Vprašanje številka 7. Vrste nosilcev aparatov. Značilnosti izračuna nosilcev aparatov.

Namestitev naprav na temelj se izvaja predvsem s pomočjo nosilcev. Neposredno na temelje so nameščene samo naprave z ravnim dnom, namenjene predvsem za delo pod obremenitvijo.

Glede na delovni položaj aparata ločimo nosilce za navpične aparate in nosilce za vodoravne aparate.

Pri nameščanju navpičnih naprav na odprto območje ko je razmerje med višino nosilca in premerom naprave , Priporočljiva je uporaba cilindričnih ali stožčastih nosilcev (slika 1, a, b) višina H "najmanj 600 mm. Za naprave z eliptičnim dnom, nameščenimi na temelj v zaprtih prostorih, kot tudi pri H/ D<5 Priporočljivo je, da uporabite nosilce, prikazane na sl. 1.11 v. Pri obešanju naprav med stropi ali pri namestitvi na posebne nosilne konstrukcije se uporabljajo tace (slika 1, d). Nosilci za vodoravne cilindrične naprave so lahko odstranljivi (slika 1, d, levo) ali togo povezana z aparatom (slika 1.5, desno).

riž. 1 Vrste podpore za aparate:

a- cilindrična podpora; b- stožčasta podpora; v- stojala; g. tace;

d- opora za sedlo

Število sedežev (slika 1, e) mora biti najmanj 2. V tem primeru mora biti ena podpora pritrjena, ostalo - premično. Razdalja med fiksnim in premičnim nosilcem je izbrana tako, da temperaturni raztezek aparata med sosednjimi nosilci ne presega 35 mm.

Pri izračunu tac se določijo dimenzije reber. Razmerje med previsom rebra in njegovo višino l/ h(slika 1, d) je priporočljivo vzeti enako 0,5. Debelina rebra je določena s formulo , kjer je Gmax - največja teža aparata, MN (običajno se zgodi med hidrotestiranjem); n - število tac; Z- število reber v eni šapi (eno ali dve); l- podporni previs, m; [σ] - dovoljena tlačna napetost (lahko je enaka 100 MPa); koeficient K se sprva vzame enak 0,6, nato pa se izboljšuje po urniku.

Trdnost varjenih šivov mora ustrezati pogoju , kjer je L w skupna dolžina zvarov, m; h w - varilna noga, m (običajno h w \u003d 0,008 m); [τ] w - dovoljena strižna napetost zvarnega materiala, MPa ([τ] w ≈ 80 MPa).

Izračun sedla (slika 1.5) se zmanjša predvsem na izbiro števila nosilcev in preverjanje potrebe po vgradnji (varjenju) obloge na aparat pod nosilno površino nosilca. V kemični industriji so običajno nameščeni 2-3 nosilci. Razmislite o izračunu naprav z dvema sedežnima ležajema:

riž. 1.2. Oblikovane obremenitve v vodoravni napravi, nameščeni na dveh sedlih

upogibni moment v prerezu nad varjenim nosilcem sedla v primeru njegovega drsenja po osnovni plošči, kjer sta največja in najmanjša višina nosilnih reber.

Trdnost stene aparata zaradi kombiniranega delovanja notranjega tlaka R in upogibanje zaradi reakcije podpor se preveri v dveh odsekih:

na sredini razpona

nad oporo

kjer je koeficient za školjke, ki niso ojačane z ojačevalnimi obroči v referenčnem odseku, določen iz grafa glede na kot oboda naprave s sedežno oporo b; pri nameščanju ojačitvenih obročev v školjke v referenčnem delu aparata; S - debelina stene aparata, m; C - konstruktivno povečanje, m; [b] - dovoljena napetost za material ohišja aparata, MPa

V primeru neizpolnjevanja trdnostnega pogoja na sredini razpona in nad nosilcem je treba namestiti tri nosilce oziroma namestiti (zavariti) oblogo na napravo pod nosilno površino nosilca. Običajno se domneva, da je debelina obloge enaka debelini stene ohišja aparata.

Izračun cilindričnih in stožčastih podpornih školjk za aparate, nameščeni na prostem se izvajajo ob upoštevanju skupnega delovanja aksialne obremenitve (teža aparata, njegovega okolja in zunanjih naprav, ki ležijo na njem - cevovodi, ploščadi, stopnice, izolacija itd.), upogibnih momentov zaradi vetra in ekscentričnih obremenitev, in tudi ob upoštevanju potresnih vplivov za območja s seizmičnostjo več kot 7 točk (na 12-stopenjski lestvici). Vse naprave za stebre, nameščene na odprtem območju, so predmet izračunov obremenitve vetra, če je njihova višina H> 10 m in , kot tudi H< 10 m vendar H>D min , kjer je D min najmanjši zunanji premer naprave.

riž. 1.17. Shema izračuna naprave

Pri izračunu upogibnih momentov iz obremenitev vetra se uporablja konstrukcijska shema aparata v obliki konzolne elastične stisnjene palice (slika 1.17). Aparat je razdeljen po višini na odseke in v vseh primerih po višini odseka h z < 10 m Predpostavlja se, da je teža vsakega odseka G koncentrirana na sredini odseka. Obremenitev vetra se nadomesti s koncentriranimi silami P jaz deluje v vodoravni smeri in se nanaša na sredino odsekov. Potresne sile delujejo tudi vodoravno na sredini odsekov.

Izračun nosilcev za vodoravne naprave tipa stebrov opravite v naslednjem zaporedju.

Določanje obdobja naravnih nihanj aparata.

Določanje upogibnega momenta glede na obremenitev vetra.

Izračun potresnih učinkov. Vse navpične naprave, nameščene na območjih s seizmičnostjo najmanj 7 točk (na 12-stopenjski lestvici), so predmet izračuna, ne glede na to, kje se nahajajo: v zaprtih prostorih ali na prostem.

Izračun cilindričnih in stožčastih nosilcev za stolpno napravo, ki je podvržena vetrnim in potresnim obremenitvam.

Vprašanje številka 8.Določanje vrste tesnil v prirobnične povezave

Tesnila za tesnjenje prirobničnih povezav.

Za tesnjenje prirobničnih spojev, tesnila:

nekovinske, azbestno-kovinske in kombinirane na povezovalnem robu prirobnic;

nekovinske in asbokovinske tesnilo izbokline;

nekovinske in asbokovinske v tesnilu trna za visoko prodorne medije (vodik, helij, lahki naftni derivati, utekočinjeni plini);

kovinska plošča v tesnilu trna;

kovinski ovalni in osmerokotni deli.

Vsa tesnila so standardizirana, zato se njihova izbira izvede z izbiro s seznama tesnil v tabeli GOST 15180-70.

Izbira tesnil

Obturacijo (tesnjenje fiksnih snemljivih spojev) dosežemo s stiskanjem z določeno silo, ki zagotavlja tesnost tesnjenih površin neposredno med seboj ali s pomočjo tesnil iz mehkejšega materiala, ki se nahajajo med njimi.

Najpogostejša je obturacija tesnil, ki se uporablja v nizko, srednje in visokotlačnih spojih, pa tudi vakuum:

Zapiranje brez tesnil se uporablja za majhne premere povezanih elementov in visoke tlake.

Zamašitev tesnila, če je potrebno večkrat razstaviti povezavo (brez menjave tesnil), zahteva tesnila iz visoko elastičnih materialov: gume, usnja.

Več demontaž omogoča tesnila iz paronita, fluoroplastike, kombinirane kovine z mehkim polnilom.

Enkratna akcija so tesnila iz kartona, azbestnega kartona.

Oblika pečata pri vseh vrstah obturacije je obročasta, včasih pa je pravokotna in oblikovana.

Vprašanje številka 9. Zaporedje izračuna absorpcijske kolone.

Absorpcija je proces absorpcije plina s tekočim absorberjem, v katerem je plin do te ali druge stopnje topen. Povratni proces - sproščanje raztopljenega plina iz raztopine - se imenuje desorpcija.

Kot začetni podatki so nastavljene naslednje vrednosti:

1. Volumetrični pretok vhodne plinske faze v kolono: Vg Nm 3 /h

3. Stopnja izterjave: α %

4. Začetna vsebnost absorbirane komponente v vpojnem masnem deležu: x vn %

5. Končna vsebnost absorbirane komponente v vpojnem masnem deležu x wc %

6. Vhodna temperatura mešanica plinov v stolpcu t С

7. Tlak v stolpcu Р Pa

Kot rezultat izračuna se določijo: La, Dk, Nototal, ΔPt, Nmt.

Izračun absorpcijskih stolpcev se izvede v naslednjem zaporedju:

1. Začetna relativna molska koncentracija absorbirane komponente plinske faze na vhodu v absorber

2. Končna relativna molska koncentracija absorbirane komponente plinske faze na izstopu iz absorberja

1.5 Določanje glavnih geometrijskih dimenzij destilacijske kolone

Hitrost pare mora biti pod določeno mejno vrednostjo ω prev, pri kateri se začne razprševanje. Za sitaste plošče.

Mejna vrednost hitrosti pare ω je vnaprej določena glede na graf.

Sprejemamo razdaljo med ploščami H = 0,3 m, saj

,

,

torej za vrh stolpca m/s, za dno stolpca m/s. Če zamenjamo podatke v (1.25), dobimo:

Premer stebra D do se določi glede na hitrost in količino pare, ki se dviga vzdolž kolone:

, (1.26)

Potem je premer kolone:

Hitrost pare v stolpcu:

Izbira plošče tipa TSB-II

Premer luknje d 0 =4 mm.

Višina odtočne pregrade h p =40 mm.

Kolonski aparat D do =1600 mm - notranji premer kolone

F k \u003d 2,0 m 2 - površina prečni prerez stolpci

Izračun višine stolpca

Višino stolpca pladnja določimo po enačbi:

H 1 \u003d (n-1) H - višina diskastega dela stebra;

h 1 - višina ločilnega dela stolpca, mm., h 1 \u003d 1000 mm v skladu s tabelo 2;

h 2 - razdalja od spodnje plošče do dna, mm., h 2 \u003d 2000 mm miza2;

n je število plošč;

H je razdalja med ploščami.

Za določitev višine zdrobljenega dela stolpca uporabimo dejansko število plošč, izračunano v odstavku 1.4:

Po izrazu (1.27) je višina stebra enaka:

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

1.6 Izračun hidravličnega upora stebra

Izračun hidravličnega upora plošče v zgornjem in spodnjem delu stebra

kjer je upor suhe plošče, Pa; - upor zaradi sil površinske napetosti, Pa; - odpornost sloja pare in tekočine na plošči, Pa.

a) Vrh stolpca.

Odpornost na suho posodo

(1.29)

kjer je ξ koeficient upora suhih pladnjev za sito ξ=1,82;

ω 0 - hitrost pare v luknjah plošče:

, (1.30)

Gostota tekočine in plina je opredeljena kot povprečna gostota tekočine in plina v zgornjem oziroma spodnjem delu kolone:

, (1.31)

kg/m3.

Zato je hidravlični upor suhega pladnja:

Pa

Odpornost zaradi sil površinske napetosti

kjer je σ=20*10 -3 N/m površinska napetost tekočine; d 0 \u003d 0,004 m je enakovredni premer reže.

Pa

Upor plinsko-tekočinskega sloja je enak:

kjer je h pzh višina sloja pare in tekočine, m; ; k je razmerje med gostoto pene in gostoto čiste tekočine, vzemite k=0,5; h je višina nivoja tekočine nad odtočnim pragom, m. Po tabeli 3 h=0,01m.

Če zamenjamo dobljene vrednosti, dobimo hidravlični upor:

Odpornost vseh plošč stebra:

kjer je n število plošč.

Nato: 2.2 Hidravlični izračun polnjene kolone naprave za bor za delovno hitrost pare je določen s številnimi dejavniki in se običajno izvede s študijo izvedljivosti za vsak posamezen proces. Za destilacijske kolone, ki delujejo v filmskem načinu pri atmosferskem tlaku, se lahko delovna hitrost vzame za 20 % nižja od stopnje poplavljanja: (26) kjer je ...

Uporabljajo se predvsem pri destilaciji alkohola in tekočega zraka (kisikove rastline). Za izboljšanje učinkovitosti v sitih pladnjih (kot tudi pladnjih s pokrovčki) ustvarijo daljši stik med tekočino in hlapi. 2. Teoretične osnove za izračun pladnjev destilacijskih kolon Obstajata dve glavni metodi za analizo dela in izračun destilacijskih kolon: grafično-analitična (...

Prej ali slej skoraj vsak ljubitelj domačega alkohola pomisli na nakup ali izdelavo destilacijske kolone (RK) - naprave za pridobivanje čistega alkohola. Začeti morate s celovitim izračunom osnovnih parametrov: moč, višina, premer predala, prostornina kocke itd. Te informacije bodo koristne tako za tiste, ki želijo vse elemente izdelati z lastnimi rokami, kot za tiste, ki bodo kupili že pripravljen destilacijski stolpec (pomagal vam bo pri izbiri in preveriti prodajalca). Ne da bi vplivali na oblikovne značilnosti posameznih vozlišč, bomo upoštevali splošna načela izgradnja uravnoteženega sistema za popravek doma.

Shema delovanja stolpca

Značilnosti cevi (tsargi) in šob

Material. Cev v veliki meri določa parametre destilacijske kolone in zahteve za vse enote aparata. Material za izdelavo stranic je krom-nikljevo nerjaveče jeklo - "prehrambeno" nerjaveče jeklo.

Zaradi kemične nevtralnosti nerjaveče jeklo za živila ne vpliva na sestavo izdelka, ki je potrebna. Surova sladkorna drozga ali odpadki destilacije ("glave" in "repi") se destilirajo v alkohol, zato je glavni namen rektifikacije čim bolj povečati čiščenje izhoda od nečistoč in ne spremeniti organoleptičnih lastnosti alkohola v eno ali drugo smer. . Uporaba bakra v klasičnih destilacijskih kolonah je neprimerna, saj se ta material nekoliko spremeni kemična sestava pijača in je primerna za proizvodnjo destilatorja (navadna luna) ali pivskega stolpa (poseben primer rektifikacije).

Razstavljena stebrička cev s šobo, nameščeno v enem od predalov

Debelina. Stran predala je izdelana iz cevi iz nerjavnega jekla z debelino stene 1-1,5 mm. Debelejša stena ni potrebna, saj bo to povečalo stroške in težo konstrukcije, ne da bi pri tem pridobili kakršne koli prednosti.

Možnosti šob. O značilnostih kolone brez sklicevanja na embalažo ni pravilno govoriti. Pri popravljanju doma se uporabljajo šobe s kontaktno površino od 1,5 do 4 kvadratnih metrov. m/liter. S povečanjem površine kontaktne površine se poveča tudi ločevalna sposobnost, vendar se produktivnost zmanjša. Zmanjšanje površine vodi do zmanjšanja ločevalne in krepilne sposobnosti.

Produktivnost kolone se sprva poveča, nato pa je operater prisiljen znižati stopnjo izbire, da ohrani moč proizvodnje. To pomeni, da obstaja določena optimalna velikost embalaže, ki je odvisna od premera kolone in vam bo omogočila doseganje najboljše kombinacije parametrov.

Dimenzije spiralne prizmatične embalaže (SPN) morajo biti manjše od notranjega premera kolone za približno 12-15-krat. Za premer cevi 50 mm - 3,5x3,5x0,25 mm, za 40 - 3x3x0,25 mm in za 32 in 28 - 2x2x0,25 mm.

Glede na naloge je priporočljivo uporabiti različne šobe. Na primer, pri pridobivanju utrjenih destilatov se pogosto uporabljajo bakreni obroči s premerom in višino 10 mm. Jasno je, da v tem primeru cilj ni ločevalna in krepilna sposobnost sistema, temveč povsem drugačen kriterij - katalitična sposobnost bakra, da izloči žveplove spojine iz alkohola.

Variante spiralnih prizmatičnih šob

Svojega arzenala ne smete omejiti na eno, tudi najboljšo šobo, takšnih preprosto ni. Za vsako posamezno nalogo so najprimernejši.

Že majhna sprememba premera kolone resno vpliva na parametre. Za oceno je dovolj, da se spomnite, da sta nazivna moč (W) in produktivnost (ml / h) številčno enaki površini preseka ​​​​kvadrat premera. Na to bodite pozorni pri izbiri predala, vedno upoštevajte notranji premer in primerjajte možnosti z uporabo.

Odvisnost moči od premera cevi

Višina cevi. Za zagotovitev dobre zadrževalne in ločevalne zmogljivosti, ne glede na premer, mora biti višina destilacijske kolone od 1 do 1,5 m. Če je manjša, ne bo dovolj prostora za fuzelna olja, ki se naberejo med delovanjem, posledično fuzelno olje se bo začelo vdreti v izbor. Druga pomanjkljivost je, da glave ne bodo jasno razdeljene na frakcije. Če je višina cevi večja, to ne bo privedlo do bistvenega izboljšanja ločevalne in zadrževalne zmogljivosti sistema, ampak bo povečalo čas vožnje, zmanjšalo pa se tudi število "glav" in "naslonov za glavo". Učinek povečanja cevi s 50 cm na 60 cm je za red večji kot od 140 cm do 150 cm.

Prostornina kocke za destilacijsko kolono

Da bi povečali donos visokokakovostnega alkohola, vendar da bi preprečili prekomerno polnjenje fuzijske kolone, je količina (polnitev) surovega alkohola v kocki omejena v območju 10-20 volumnov pakiranja. Za stebre višine 1,5 m in premera 50 mm - 30-60 l, 40 mm - 17-34 l, 32 mm - 10-20 l, 28 mm - 7-14 l.

Ob upoštevanju polnjenja kocke za 2/3 prostornine je 40-80-litrska posoda primerna za steber z notranjim premerom tsarga 50 mm, 30-50-litrska posoda za 40 mm, 20-litrska posoda. -30 litrska kocka za 32 mm in lonec pod pritiskom za 28 mm.

Ko uporabljate kocko s prostornino bližje spodnji meji priporočenega obsega, lahko varno odstranite eno stran in zmanjšate višino na 1-1,2 metra. Posledično bo za preboj pri izbiri razmeroma malo trupa, vendar se bo obseg "naslonov za glavo" opazno zmanjšal.

Vir in moč ogrevanja stebrov

Tip plošče. Preteklost lune preganja številne začetnike, ki verjamejo, da če so prej uporabljali plinsko, indukcijsko ali običajno električno peč za ogrevanje lune, potem lahko ta vir pustite za stolpec.

Postopek rektifikacije se bistveno razlikuje od destilacije, vse je veliko bolj zapleteno in ogenj ne bo deloval. Potrebno je zagotoviti nemoteno prilagajanje in stabilnost dobavljene ogrevalne moči.

Električne peči, ki delujejo na termostatu v načinu start-stop, se ne uporabljajo, saj takoj, ko pride do kratkotrajnega izpada električne energije, para neha iti v stolpec, flegm pa se zruši v kocko. V tem primeru boste morali znova začeti popravljati - z delom stolpca zase in izbiro "glav".

Indukcijski štedilnik je izjemno groba naprava s korakom spreminjanja moči 100-200 W, med popravljanjem pa morate moč spreminjati gladko, dobesedno za 5-10 W. Da, in malo verjetno je, da bo ogrevanje mogoče stabilizirati, ne glede na nihanje napetosti na vhodu.

Plinski štedilnik s 40-odstotnim surovim alkoholom, vlitim v kocko, in 96-stopinjskim izdelkom na izhodu je smrtna nevarnost, da o nihanjih temperature ogrevanja niti ne govorimo.

Optimalna rešitev je, da v kocko vgradite grelni element potrebne moči, za nastavitev pa uporabite rele s stabilizacijo izhodne napetosti, na primer RM-2 16A. Lahko vzamete analoge. Glavna stvar je dobiti stabilizirano napetost na izhodu in možnost gladkega spreminjanja temperature ogrevanja za 5-10 vatov.

Napajanje. Za segrevanje kocke v sprejemljivem času je treba izhajati iz moči 1 kW na 10 litrov surovega alkohola. To pomeni, da je za 50 l kocko, napolnjeno s 40 litri, potrebnih najmanj 4 kW, 40 l - 3 kW, 30 l - 2-2,5 kW, 20 l - 1,5 kW.

Z enako prostornino so kocke lahko nizke in široke, ozke in visoke. Pri izbiri primerne posode je treba upoštevati, da se kocka pogosto uporablja ne le za rektificiranje, ampak tudi za destilacijo, zato izhajajo iz najtežjih pogojev, tako da vhodna moč ne vodi do hitrega penjenja z brizganjem iz kocke v parovod.

Eksperimentalno je bilo ugotovljeno, da pri globini namestitve grelnega elementa približno 40-50 cm pride do normalnega vrelišča, če na 1 m². cm razsuta ogledala ne predstavljajo več kot 4-5 vatov moči. Z zmanjšanjem globine se dovoljena moč poveča, s povečanjem pa se zmanjša.

Obstajajo še drugi dejavniki, ki vplivajo na naravo vrenja: gostota, viskoznost in površinska napetost tekočine. Zgodi se, da se emisije pojavijo na koncu destilacije drozge, ko se gostota poveča. Zato je izvajanje postopka popravljanja na meji dovoljenega obsega vedno polno težav.

Navadne cilindrične kocke imajo premer 26, 32, 40 cm.Glede na dovoljeno moč za površino kocke 26 cm, bo kocka normalno delovala z ogrevalno močjo do 2,5 kW , za 30 cm - 3,5 kW, 40 cm - 5 kW .

Tretji dejavnik, ki določa moč ogrevanja, je uporaba enega od tsarg stebrov brez šobe kot suhega parnika za boj proti škropljenju. Za to je potrebno, da hitrost pare v cevi ne presega 1 m / s, pri 2-3 m / s zaščitni učinek oslabi in pri velike vrednosti para bo pognala flegmo navzgor po cevi in ​​jo vrgla v izbor.

Formula za izračun hitrosti pare:

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

• N – moč, kW;
• 750 - izhlapevanje (kub. cm / sek kW);
• S je površina prečnega prereza stebra (kv. mm).

Cev s premerom 50 mm se bo spopadla s pršenjem pri segrevanju do 4 kW, 40-42 mm - do 3 kW, 38 - do 2 kW, 32 - do 1,5 kW.

Na podlagi zgornjih premislekov izberemo prostornino, dimenzije kocke, grelno in destilacijsko moč. Vsi ti parametri so usklajeni s premerom in višino stebra.

Izračun parametrov deflegmatorja destilacijske kolone

Moč refluksnega kondenzatorja se določi glede na vrsto destilacijske kolone. Če gradimo kolono s tekočo ekstrakcijo ali paro pod povratnim kondenzatorjem, potem zahtevana moč ne sme biti manjša od nazivne moči kolone. Običajno je v teh primerih hladilnik Dimroth z izrabno močjo 4-5 vatov na 1 kvadratni meter. glej površino.

Če je stolpec za ekstrakcijo pare višji od refluksnega kondenzatorja, je izračunana zmogljivost 2/3 nazivne. V tem primeru lahko uporabite Dimroth ali "majico". Moč izrabe srajce je nižja kot pri dimrothu in znaša približno 2 vata na kvadratni centimeter.

Primer Dimrothovega hladilnika za kolono

Nadalje je vse preprosto: nazivno moč delimo z izkoriščenostjo. Na primer, za steber z notranjim premerom 50 mm: 1950/5 = 390 kvadratnih metrov. cm površine Dimrotha ali 975 kvadratnih metrov. glej srajco. To pomeni, da je hladilnik Dimrot lahko izdelan iz cevi 6x1 mm dolžine 487 / (0,6 * 3,14) = 2,58 cm za prvo možnost, ob upoštevanju varnostnega faktorja 3 metre. Za drugo možnost pomnožimo z dvema tretjinama: 258 * 2/3 = 172 cm, pri čemer upoštevamo varnostni faktor 2 metra.

Srajca stolpca 52 x 1 - 975 / 5,2 / 3,14 \u003d 59 cm * 2/3 \u003d 39 cm. Toda to je za sobe z visokimi stropi.

"majica"

Izračun pretočnega hladilnika

Če se pretok uporablja kot naknadni hladilnik v destilacijski koloni z odvzemom tekočine, izberite najmanjšo in najbolj kompaktno možnost. Dovolj moči je 30-40% nazivne moči stebra.

Hladilnik z direktnim tokom je izdelan brez spirale v reži med plaščem in notranjo cevjo, nato se začne izbor v plašč, hladilna voda pa se dovaja skozi osrednjo cev. V tem primeru je majica privarjena na cev za dovod vode do deflegmatorja. To je majhen "svinčnik", dolg približno 30 cm.

Če pa se isti pretok uporablja tako za destilacijo kot za rektificiranje, saj je univerzalna enota, ne izhajajo iz potrebe Republike Kazahstan, temveč iz največje moči ogrevanja med destilacijo.

Za ustvarjanje turbulentnega parnega toka v hladilniku, ki omogoča zagotovitev hitrosti prenosa toplote najmanj 10 vatov / m². cm, je treba zagotoviti hitrost pare približno 10-20 m / s.

Razpon možnih premerov je precej širok. Najmanjši premer se določi iz pogojev, da se v kocki ne ustvarja velik nadtlak (ne več kot 50 mm vodnega stolpca), največji pa z izračunom Reynoldsovega števila na podlagi najmanjše hitrosti in največjega koeficienta kinematične viskoznosti hlapov. .

Možna zasnova pretočnega hladilnika

Da se ne spuščamo v nepotrebne podrobnosti, je tu najpogostejša definicija: »Da bi se v cevi ohranil turbulenten način gibanja pare, zadostuje, da notranji premer (v milimetrih) ni večji od 6-krat. moč ogrevanja (v kilovatih).

Da bi preprečili prezračevanje vodnega plašča, je treba vzdrževati linearno hitrost vode vsaj 11 cm / s, vendar bo za prekomerno povečanje hitrosti potreben visok tlak v oskrbi z vodo. Zato se za optimalno šteje razpon od 12 do 20 cm/s.

Za kondenzacijo pare in hlajenje kondenzata na sprejemljivo temperaturo je treba vodo dovajati pri 20°C s hitrostjo približno 4,8 cc/s (17 litrov na uro) za vsak kilovat vložene moči. V tem primeru se bo voda segrela za 50 stopinj - do 70 ° C. Seveda bo pozimi potrebno manj vode, pri uporabi avtonomnih hladilnih sistemov pa približno en in pol krat več.

Na podlagi prejšnjih podatkov je mogoče izračunati površino prečnega prereza obroča in notranji premer plašča. Upoštevati je treba razpoložljivi izbor cevi. Izračuni in praksa so pokazali, da je reža 1-1,5 mm povsem dovolj za skladnost z vsemi potrebne pogoje. To ustreza parom cevi: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 in 20x1 - 25x1,5, ki pokrivajo celotno območje moči, ki se uporablja doma.

Obstaja še ena pomembna podrobnost ravnega prehoda - spirala, navita na parno cev. Takšna spirala je izdelana iz žice s premerom, ki zagotavlja režo 0,2-0,3 mm do notranje površine srajce. Navit je s korakom, ki je enak 2-3 premerom parne cevi. Glavni namen je centriranje parne cevi, v kateri je med delovanjem temperatura višja kot v cevi s plaščem. To pomeni, da se parna cev zaradi toplotnega raztezanja podaljša in upogne, naslonjena na plašč, mrtve cone, ki se ne opere s hladilno vodo, posledično učinkovitost hladilnika močno pade. Dodatne prednosti spiralnega navijanja so podaljšanje poti in ustvarjanje turbulence v toku hladilne vode.

Dobro izdelan pretok lahko porabi do 15 vatov / kvadratni meter. cm površine izmenjave toplote, kar potrjujejo izkušnje. Za določitev dolžine ohlajenega dela neposrednega toka uporabljamo nazivno moč 10 W / sq. cm (100 kvadratnih cm / kW).

Zahtevana površina izmenjave toplote je enaka ogrevalni moči v kilovatih, pomnoženi s 100:

S = P * 100 (sq. cm).

Zunanji obseg parne cevi:

Locr = 3,14 * D.

Višina hladilnega plašča:

H = S / Len.

Splošna formula za izračun:

H = 3183 * P / D (moč v kW, višina in zunanji premer parne cevi v milimetrih).

Primer izračuna ravne cevi

Moč ogrevanja - 2 kW.

Možna je uporaba cevi 12x1 in 14x1.

Površine odsekov - 78,5 in 113 kvadratnih metrov. mm

Prostornina pare - 750 * 2 \u003d 1500 kubičnih metrov. cm/s.

Hitrosti pare v ceveh: 19,1 in 13,2 m/s.

Cev 14x1 je videti boljša, saj vam omogoča, da imate rezervo moči, medtem ko ostanete v priporočenem območju hitrosti pare.

Parna cev za majico je 18x1, obročasta reža bo 1 mm.

Hitrost oskrbe z vodo: 4,8 * 2= 9,6 cm3/s.

Površina obročaste reže - 3,14 / 4 * (16 * 16 - 14 * 14) = 47,1 kvadratnih metrov. mm = 0,471 kvadratnih metrov cm.

Linearna hitrost - 9,6 / 0,471 = 20 cm/s - vrednost ostane v priporočenih mejah.

Če bi bila obročasta reža 1,5 mm - 13 cm / s. Če je 2 mm, bi linearna hitrost padla na 9,6 cm / s in vodo bi bilo treba dovajati nad nazivno prostornino, samo zato, da se hladilnik ne prezrači - izguba denarja.

Višina majice - 3183 * 2 / 14 = 454 mm ali 45 cm Varnostni faktor ni potreben, vse se upošteva.

Rezultat: 14x1-18x1 z višino ohlajenega dela 45 cm, nazivni pretok vode - 9,6 kubičnih metrov. cm/s ali 34,5 litra na uro.

Z nazivno močjo ogrevanja 2 kW bo hladilnik proizvedel 4 litre alkohola na uro z dobro maržo.

Učinkovita in uravnotežena direktna destilacija mora imeti razmerje med ekstrakcijo in močjo ogrevanja ter porabo vode za hlajenje 1 liter / uro - 0,5 kW - 10 litrov / uro. Če je moč večja, bodo velike toplotne izgube, če je majhna, se bo uporabna moč ogrevanja zmanjšala. Če je pretok vode večji, je neposredni tok neučinkovito zasnovan.

Destilacijsko kolono lahko uporabimo kot pralno kolono. Oprema za stolpce piva ima svoje značilnosti, vendar se druga destilacija razlikuje predvsem po tehnologiji. Za prvo destilacijo je več funkcij in posamezna vozlišča morda ne bodo uporabna, vendar je to tema za ločeno razpravo.

Na podlagi dejanskih potreb gospodinjstev in obstoječe ponudbe cevi bomo izračunali tipične možnosti za destilacijsko kolono po zgornji metodi.

P.S. Uporabniku našega foruma se zahvaljujemo za sistematizacijo gradiva in pomoč pri pripravi članka.