GOST distiliavimo kolonėlės atramos. Distiliavimo kolonėlės struktūrinis skaičiavimas. Rektifikavimo įrenginio, skirto atskirti dvejetainį etilo alkoholio ir vandens mišinį, skaičiavimas

1. Projektavimo užduotis

2. Teorinė dalis

3. Distiliavimo kolonėlės diagrama

4. Distiliavimo kolonėlės apskaičiavimas

4.1 Medžiagų balansas. Veiklos linijų lygtys

4.5 Įrenginio terminis skaičiavimas

Naudotų šaltinių sąrašas

1. Projektavimo užduotis

Apskaičiuokite ir suprojektuokite rektifikavimo kolonėlę (plokštę), skirtą atskirti acto rūgšties ir vandens mišinį, patenkantį į 10 tonų per valandą. Pradinio mišinio sudėtis yra 10 % (masės) acto rūgšties ir 90 % (masės) vandens. Reikalingas acto rūgšties kiekis distiliate – 0,5 % (masės), o dugno liekanoje – 70 % (masės). Rektifikavimas atliekamas esant atmosferos slėgiui. Šildymo garų slėgis Pg = 3 atm.

Techninės specifikacijos

1. Prietaisas skirtas atskirti acto rūgšties - vandens mišinį, kurio koncentracija 10% (masės).

2. Šildymo garų slėgis P = 3 atm.

3. Terpės temperatūra kube yra iki 105°C.

4. Prietaiso aplinka yra netoksiška.

5. Lėkščių tipas - sietelis.

6. Lėkštelių skaičius - 33.

Techniniai reikalavimai

1. Prietaiso gamybos, bandymo ir pristatymo metu turi būti laikomasi šių reikalavimų:

A) GOST 12.2.003-74 "Gamybos įranga. Bendrieji saugos reikalavimai"

B) GOST 26-291-79 "Suvirinti plieniniai indai ir aparatai. Techniniai reikalavimai"

2. Plokščių ar kolonėlės dalių, besiliečiančių su atskirtais skysčiais ar jų garais, medžiaga pagaminta iš plieno X18NYUT GOST 5949-75, likę kolonėlės elementai iš plieno VSt Zsp. GOST 380-71.

3. Hidrauliniu būdu patikrinkite įrenginio stiprumą ir tankį:

A) horizontalioje padėtyje - 0,2 MPa slėgis;

B) vertikalioje padėtyje – urmu.

4. Suvirintos jungtys turi atitikti OH 26-01-71-68 „Suvirinimas chemijos inžinerijoje“ reikalavimus. Suvirinimas Šv. Zsp. Padarykite su elektrodu prekės ženklu ANO-5-4.5-2 pagal GOST 9467-75.

5. Suvirinimo siūlės yra 100% kontroliuojamos rentgeno tyrimu.

6. Tarpinės iš paronito PON-1 GOST 481-71.

7. Nenurodytas jungiamųjų detalių pailginimas 150mm.

8. Matmenys nuorodai.

2. Teorinė dalis

Rektifikavimas yra pakartotinio dalinio skysčio išgarinimo ir garų kondensacijos procesas. Procesas atliekamas kontaktuojant skirtingų temperatūrų garų ir skysčių srautams ir dažniausiai atliekamas kolonėlės įrenginiuose. Kiekvieno kontakto ir skysčio metu išgaruoja vyraujantis žemos virimo temperatūros komponentas, kuriuo iš garų prisodrinamas komponentas, kurio temperatūra yra aukšta, kondensuojasi, pereinant į skysčius. Šis daug kartų kartojamas dvipusis komponentų keitimas galiausiai leidžia gauti garus, kurie yra beveik grynas žemos virimo temperatūros komponentas. Šie garai, kondensavę atskirame aparate, gamina distiliatą (rektifikuotą) ir grįžtamąjį šaldytuvą – skystį, grąžinamą kolonai drėkinti ir sąveikauti su kylančiais gultais. Garai susidaro dalinai išgarinant iš kolonėlės dugno likučių, kurie yra beveik grynas aukštos virimo temperatūros komponentas.

Rektifikacija buvo žinoma nuo XIX amžiaus pradžios kaip vienas svarbiausių technologinių procesų, daugiausia alkoholio ir naftos pramonėje. Šiuo metu rektifikacija vis plačiau taikoma įvairiose chemijos technologijų srityse, kur labai svarbi komponentų išskyrimas gryna forma (gaminant organinę sintezę, izotopus, polimerus, puslaidininkius ir įvairias kitas didelio grynumo medžiagas).

Rektifikavimo procesas atliekamas pakartotinai kontaktuojant nepusiausvyros skysčio ir garų fazes, judančias viena kitos atžvilgiu.

Kai fazės sąveikauja, tarp jų vyksta masės ir šilumos mainai dėl sistemos noro pasiekti pusiausvyros būseną. Dėl kiekvieno kontakto komponentai perskirstomi tarp fazių: garai šiek tiek praturtinami žemos virimo temperatūros komponente, skystis - aukšto virimo temperatūros komponente. Pakartotinis kontaktas lemia beveik visišką pradinio mišinio atsiskyrimą.

Rektifikavimo aparatų konstrukcija.

Ryžiai. 1 Nepertraukiamo distiliavimo kolonėlė.

1 – stulpelis; 2 – boileris; 3 – grįžtamasis kondensatorius

Taigi, pusiausvyros nebuvimas (ir atitinkamai temperatūrų skirtumo tarp fazių buvimas, kai fazės juda tam tikru santykiniu greičiu ir pakartotinai liečiasi) yra būtinos ištaisymo sąlygos.

Rektifikavimo procesai atliekami periodiškai arba nuolat, esant įvairiems slėgiams: esant atmosferos slėgiui, vakuume (atskirti aukštai verdančių medžiagų mišinius), taip pat esant didesniam nei atmosferiniam slėgiui (atskirti mišinius, kurie normalioje temperatūroje yra dujiniai).

Rektifikavimo procesams atlikti naudojami įvairių konstrukcijų įtaisai, kurių pagrindiniai tipai nesiskiria nuo atitinkamų tipų absorberių.

Rektifikavimo įrenginiuose daugiausia naudojami dviejų tipų įrenginiai:

supakuotos ir plokštelinės distiliavimo kolonėlės. Taip pat dėl ​​ištaisymo.

Vakuume naudojamos įvairios konstrukcijos plėvelės ir sukamosios kolonos

Supakuotos, burbuliuojančios ir kai kurios plėvelės kolonėlės savo konstrukcija yra panašios į vidinius įrenginius (plokštes, supakuotus korpusus ir t. t.) į absorbcines kolonas. Tačiau, skirtingai nei absorberiuose, distiliavimo kolonėlėse yra įrengti šilumos mainų įrenginiai – katilas (kubas) ir grįžtamasis kondensatorius (1 pav.). Be to, siekiant sumažinti šilumos nuostolius į aplinką, distiliavimo įrenginiai padengiami termoizoliacija.

2 pav. Reflukso kondensatorių montavimo galimybės

a - ant stulpelio: b - žemiau stulpelio viršaus;

1 - grįžtamieji kondensatoriai; 2 - stulpeliai: 3 - siurblys.

Katilas arba kubas skirtas dalį skysčio, tekančio iš kolonėlės, paversti garais ir tiekti garą į jo apatinę dalį (po purkštukais arba apatine plokšte). Reboileriai turi kaitinimo paviršių gyvatuko pavidalu arba yra korpuso ir vamzdžio šilumokaitis, įmontuotas apatinėje kolonėlės dalyje. Nuotoliniai katilai, kurie sumontuoti žemiau kolonėlės, siekiant užtikrinti natūralią skysčio cirkuliaciją, yra patogesni remontui ir keitimui.

Grįžtamasis kondensatorius, skirtas kondensuoti garus ir tiekti refliuksą (refliuksą) į kolonėlę, yra apvalkalo ir vamzdžio šilumokaitis, kurio tarpvamzdinėje erdvėje dažniausiai kondensuojasi garai, o aušinimo agentas (vanduo) juda. vamzdžiai.

Ryžiai. 3. Tinklinis stulpelis.

a - kolonos struktūros schema; b – plokštės konstrukcijos schema; 1 - kūnas; 2 - plokštė; 3 - perpildymo vamzdis; 4 - stiklas.

Esant dalinei garų kondensacijai deflegmatoriuje, jis dedamas tiesiai virš kolonos, kad būtų užtikrintas didesnis įrenginio kompaktiškumas, arba kolonos išorėje (2 pav.). Šiuo atveju kondensatas (refliuksas) iš apatinės grįžtamojo kondensatoriaus dalies per hidraulinį sandariklį tiekiamas tiesiai į kolonėlės viršų, nes tokiu atveju nereikia refliukso skirstytuvo.

Esant visiškam garų kondensacijai deflegmatoriuje, jis montuojamas virš kolonėlės, tiesiai ant kolonėlės arba žemiau kolonėlės viršaus, siekiant sumažinti bendrą įrenginio aukštį. Pastaruoju atveju grįžtamasis srautas iš grįžtamojo kondensatoriaus 1 į 2 kolonėlę tiekiamas siurbliu. Toks grįžtamojo kondensatoriaus išdėstymas dažnai naudojamas montuojant distiliavimo kolonėles pastatų išorėje, o tai yra ekonomiškiau vidutinio klimato sąlygomis.

Bubbler (lėkštės) kolonos.(3 pav.). Šie įrenginiai yra plačiausiai naudojami ištaisymo procesuose. Jie tinka dideliam pralaidumui, įvairiems garų ir skysčių apkrovų pokyčiams ir gali užtikrinti labai aiškų mišinių atskyrimą. Burbuliavimo aparato trūkumas – santykinai didelis hidraulinis pasipriešinimas – nėra reikšmingas rektifikavimo sąlygomis. Rektifikacijos metu padidėjus hidrauliniam pasipriešinimui tik šiek tiek padidėja slėgis ir atitinkamai padidėja skysčio virimo temperatūra kolonėlės katile. Tačiau tas pats trūkumas išlieka svarbus rektifikavimo procesams vakuume.

Sietų plokštės. (3 pav.). Kolona su sieto plokštėmis – tai vertikalus cilindrinis korpusas su horizontaliomis plokštėmis, kuriose per visą paviršių tolygiai išgręžiama nemažai 1-5 mm skersmens skylių. Dujos praeina pro plokštelės skylutes ir pasiskirsto skystyje mažų srovelių ir burbuliukų pavidalu. Sietų plokštės išsiskiria dizaino paprastumu, montavimo, tikrinimo ir remonto paprastumu. Šių plokščių hidraulinis pasipriešinimas yra mažas. Sietų padėklai stabiliai veikia gana plačiame dujų greičių diapazone, o esant tam tikroms dujų ir skysčių apkrovoms šie padėklai yra labai efektyvūs. Tačiau sietų padėklai yra jautrūs teršalams ir nuosėdoms, kurios užkemša padėklų angas.

Dangtelių plokštės.

Jie yra mažiau jautrūs užteršimui nei siejami ir turi didesnį stabilaus kolonėlės su dangtelio formos padėklais veikimo diapazoną. Dujos į plokštę patenka per vamzdžius, tada dangtelio plyšiais suskaidomos į daugybę atskirų purkštukų. Tada dujos praeina per skysčio sluoksnį, kuris teka išilgai plokščių iš vieno išleidimo įrenginio į kitą.

Ryžiai. 4. Dangtelio plokštės veikimo schema

Judant per sluoksnį, nemaža dalis smulkių purkštukų suyra ir dujos skystyje pasiskirsto burbuliukų pavidalu. Putų susidarymo intensyvumas tiesiai ant kolonos arba žemiau kolonos viršaus, siekiant sumažinti bendrą montavimo aukštį. Pastaruoju atveju grįžtamasis srautas iš grįžtamojo kondensatoriaus 1 į 2 kolonėlę tiekiamas siurbliu. Toks grįžtamojo kondensatoriaus išdėstymas dažnai naudojamas montuojant distiliavimo kolonėles pastatų išorėje, o tai yra ekonomiškiau vidutinio klimato sąlygomis.

Bubbler (lėkštės) kolonos. (3 pav.). Šie įrenginiai yra plačiausiai naudojami ištaisymo procesuose. Jie tinka dideliam pralaidumui, įvairiems garų ir skysčio apkrovų pokyčiams ir gali užtikrinti labai aiškų mišinių atskyrimą. Burbuliavimo aparato trūkumas yra santykinai didelis hidraulinis pasipriešinimas – ištaisymo sąlygomis jis nėra reikšmingas. Rektifikacijos metu padidėjus hidrauliniam pasipriešinimui tik šiek tiek padidėja skysčio virimo temperatūra kolonėlės katile. Tačiau tas pats trūkumas išlieka svarbus rektifikavimo procesams vakuume.

Tokiose kolonėlėse naudojami įvairių tipų padėklai: sietas, dangtelis, gedimas, vožtuvas, plokštelė ir kt.

Sietų plokštės. (3 pav.). Kolona su sieto plokštėmis – tai vertikalus cilindrinis korpusas su horizontaliomis plokštėmis, kuriose per visą paviršių tolygiai išgręžiama nemažai 1-5 mm skersmens skylių. Dujos praeina per plokštės skylutes ir pasiskirsto skystyje mažų srovių ir burbuliukų pavidalu. Šių plokščių hidraulinis pasipriešinimas yra mažas. Sietų padėklai stabiliai veikia gana plačiame dujų greičių diapazone, o esant tam tikroms dujų ir skysčių apkrovoms šie padėklai yra labai efektyvūs. Tačiau sietų padėklai yra jautrūs teršalams ir nuosėdoms, kurios užkemša padėklų angas.

Dangtelių plokštės. Jie yra mažiau jautrūs užteršimui nei siejami ir turi didesnį stabilaus kolonėlės su dangtelio formos padėklais veikimo diapazoną. Dujos į plokštę patenka per vamzdžius, tada dangtelio plyšiais suskaidomos į daugybę atskirų purkštukų. Tada dujos praeina per skysčio sluoksnį, tekantį išilgai plokštelės iš vieno išleidimo įrenginio į kitą. Judant per sluoksnį, nemaža dalis smulkių purkštukų suyra ir dujos skystyje pasiskirsto burbuliukų pavidalu. Putų ir purslų susidarymo ant dangtelio plokštelių intensyvumas priklauso nuo dujų judėjimo greičio ir dangtelio panardinimo į skystį gylio. Dangtelių plokštės gaminamos su radialiniu arba diametriniu skysčio perpildymu. Dangtelių plokštės veikia stabiliai esant dideliems dujų ir skysčių apkrovų pokyčiams. Jų trūkumai yra įrenginio sudėtingumas ir didelė kaina, mažos didžiausios dujų apkrovos, santykinai didelis hidraulinis pasipriešinimas ir valymo sunkumai.

Vožtuvų plokštės. (5 pav.). Vožtuvų plokščių veikimo principas yra tas, kad laisvai gulintis apvalus vožtuvas, laisvai gulintis virš plokštelės skylės, keičiantis dujų srautui, jo svoris automatiškai reguliuoja tarpo plotą tarp vožtuvo ir plokštės plokštumos. dujų pratekėjimui ir taip palaiko pastovų dujų greitį, kai jos išteka burbulų sluoksniu.

Ras. 5. Vožtuvų plokštės.

a, b - su apvaliais dangteliais; c, su plokšteliniu vožtuvu; g - balastas; 1 - vožtuvas; 2 - laikiklis-ribotuvas; 3 - balastas.

Tuo pačiu metu, didėjant dujų greičiui kolonėlėje, vožtuvo plokštės hidraulinis pasipriešinimas šiek tiek padidėja. Vožtuvo pakėlimo aukštis ribojamas ribotuvo laikiklio aukščio ir paprastai neviršija 8 mm.

Vožtuvų diskų privalumai: santykinai didelis dujų pralaidumas ir hidrodinaminis stabilumas, pastovus aukštas efektyvumas esant įvairioms dujų apkrovoms.

Supakuotos kolonos. Šiose kolonose naudojami skirtingų tipų sandarikliai, tačiau pramonėje dažniausiai naudojamos kolonos, supakuotos su Raschig žiedais. Mažesnis supakuotų kolonų hidraulinis pasipriešinimas, palyginti su burbulinėmis kolonomis, ypač svarbus rektifikuojant vakuume. Net esant dideliam vakuumui viršutinėje kolonėlės dalyje, dėl didelio hidraulinio pasipriešinimo jo vakuumo katile gali nepakakti reikiamam pradinio mišinio virimo temperatūros sumažinimui.

Vakuuminių kolonų hidrauliniam pasipriešinimui sumažinti naudoju kuo didesnio laisvo tūrio purkštukus.

Pačioje distiliavimo kolonėlėje šilumos šalinti nereikia. Todėl sunkumas pašalinti šilumą iš supakuotų kolonų yra supakuotų kolonų privalumas, o ne trūkumas distiliavimo proceso sąlygomis.

Filmavimo įrenginiai. Šie įtaisai naudojami mišinių, kurie kaitinant turi mažą terminį stabilumą (pavyzdžiui, įvairūs monomerai, polimerai, taip pat kiti organinės sintezės produktai) rektifikavimui vakuume.

Plėvelės tipo distiliavimo įrenginiuose pasiekiamas mažas hidraulinis pasipriešinimas. Be to, skysčio susilaikymas viename veikiančio aparato tūrio vienete yra mažas. Plėvelės distiliavimo aparatams priskiriamos kolonos su įprastu įpakavimu vertikalių, 6–20 mm skersmens vamzdžių paketų pavidalu (daugiavamzdės kolonėlės), taip pat plokščių lygiagrečių arba korių pakuotės su įvairių formų kanalais, pagamintos ir perforuoti metalo lakštai arba metalinis tinklelis.

Rotacinių kolonų trūkumai: ribotas aukštis ir skersmuo (dėl gamybos sudėtingumo ir reikalavimų rotoriaus stiprumui bei standumui), taip pat didelės eksploatacijos išlaidos.

3. Rektifikacijos įrenginio schema

Distiliavimo įrenginio schema

Distiliavimo įrenginio aprašymas

Distiliavimo įrenginio schema parodyta fig. Pradinis mišinys iš tarpinio rezervuaro 9 išcentriniu siurbliu 10 tiekiamas į šilumokaitį 5, kur jis pašildomas iki virimo temperatūros. Įkaitintas mišinys siunčiamas atskirti į distiliavimo kolonėlę / į padavimo plokštę, kur skysčio sudėtis yra lygi pradinio XF mišinio sudėčiai.

Tekant kolona, ​​skystis sąveikauja su kylančiais garais, susidariusiais, kai apatinis skystis užverda katile 2. Pradinė garų sudėtis apytiksliai lygi dugno likučio Xw sudėčiai, t.y. išeikvotas lakiųjų komponentų. Dėl masės mainų su skysčiu garai yra praturtinti labai lakiu komponentu. Siekiant pilnesnio sodrinimo, viršutinė kolonėlės dalis laistoma pagal nurodytą grįžtamojo srauto santykį cheminės sudėties skysčiu (refluksu), kuris gaunamas grįžtamajame kondensatoriuje 3 kondensuojant iš kolonėlės išeinančius garus. Tada skystis siunčiamas į grįžtamąjį dalytuvą 4. Dalis kondensato pašalinama iš grįžtamojo kondensatoriaus galutinio distiliato atskyrimo produkto pavidalu, kuris atšaldomas šilumokaityje 6 ir siurbliu nukreipiamas į distiliato rinktuvą 11. 10.

Iš apatinės kolonėlės dalies siurblys 10 nuolat šalina dugno skystį – produktą, prisodrintą labai lakiu komponentu, kuris atšaldomas likučių aušintuve 7 ir siunčiamas į talpyklą 8. Taigi rektifikavimo kolonėlėje vyksta nuolatinis netolygus procesas. pradinio dvejetainio mišinio atskyrimas į distiliatą, kuriame yra daug labai lakiųjų komponentų, ir dugnai, praturtinti nelakiu komponentu.

4. Distiliavimo kolonėlės apskaičiavimas

4.1 Medžiagų balanso apskaičiavimas

Nepertraukiamo distiliavimo kolonėlės medžiagų balanso lygtis, atsižvelgiant į įeinančių ir išeinančių srautų skaičių, yra tokia:

G F = G D + G W (1)

čia G F – į atskyrimą tiekiamo mišinio kiekis, kg/s;

G D – distiliato masės srautas, kg/s;

G W – dugno masės srautas, kg/s;

G F ∙Х F = G D ∙Х D + G W ∙Х W (2)

čia X D yra žemos virimo temperatūros komponento koncentracija distiliate, masės dalys;

Х W – žemai verdančio komponento koncentracija dugne, masės dalys;

Х F – žemai verdančio komponento koncentracija pradiniame mišinyje, masės dalys.

Norėdami rasti distiliato masės srautą X D ir dugno likučio masės srautą X W, pakeiskime pradinius duomenis į (1) ir (2) lygtį. Tada šias lygtis išsprendžiame kartu.

G D + G W = 10 000

G D ∙ 0,995 + G W ∙ 0,3 = 10 000 ∙ 0,9

G D ∙ 0,995 + (1 000-G D ) ∙ 0,3 = 9 000

0,695 ∙ G D = 9000–3000

0,695 ∙ G W = 6000

G D =8633 kg/val

G D = 10000 − 8633 = 1367 kg/val

Distiliato masės srautas: G D = 8633 kg/val

Dugno masės srautas: G W =1367 kg/val

Tolesniems skaičiavimams pašarų, distiliato ir dugno koncentracijas išreiškiame molinėmis frakcijomis.

(3)

kur X F yra žemos virimo temperatūros komponento koncentracija dietoje, molinės dalys;

M in – žemos virimo temperatūros komponento molinė masė, kg/mol;

M ux – aukštos virimo temperatūros komponento molinė masė, kg/mol;

M ux = 60 kg/kmol;

M in = 18 kg/kmol;

(4)

kur X D yra žemos virimo temperatūros komponento koncentracija distiliate, molinės dalys

(5)

kur X W – žemai verdančio komponento koncentracija dugne, molinės dalys.

Pradinius duomenis pakeiskime formulėmis (3), (4) ir (5) formulėmis ir suraskime acto rūgšties kiekį mišinyje (pašaruose), distiliate ir dugne.

X F =

X D =

X W =

Santykinis molinės energijos suvartojimas nustatomas pagal lygtį:

(6)

Norėdami atlikti tolesnius skaičiavimus, koordinatėmis turime sudaryti pusiausvyros kreivę
etilo alkoholio-vandens sistemai esant atmosferos slėgiui.

Čia
- molinės vandens frakcijos skystyje ir pusiausvyroje su juo.

RB ir RT – atitinkamai vandens ir acto rūgšties sočiųjų garų slėgis, P – bendras slėgis

Visi reikalingi duomenys pusiausvyros kreivei sudaryti pateikti 1 lentelėje.

1 lentelė. Skysčio ir garų pusiausvyros kompozicijos sistemai Acto rūgštis – vanduo

Remdamiesi 1 lentelės duomenimis, sudarysime pusiausvyros kreivę

2 pav. Pusiausvyros kreivė koordinatėmis sistemai acto rūgštis – vanduo.

Minimalus refliukso skaičius
nustatoma pagal lygtį:

(7)

čia y F * yra žemos virimo temperatūros komponento koncentracija garuose, esant pusiausvyrai su tiekiamu skysčiu.

U F *=0,977

Pakeiskime visus reikiamus duomenis į (7) lygtį ir raskime mažiausią refliukso skaičių R min

Darbinis refliukso skaičius R nustatomas pagal lygtį:

Pakeiskime mažiausio refliukso skaičiaus R min skaitinę reikšmę į (8) lygtį ir nustatykime darbinį refliukso skaičių R .

Perteklinio refliukso santykis yra:

Veiklos linijų lygtys

A) viršutinėje (sustiprinančioje) kolonos dalyje

kur R yra refliukso santykis

B) apatinėje (baigtinėje) stulpelio dalyje

Xw

kur R yra refliukso santykis

F – santykinės molinės galios sąnaudos

Nustatomas pagal santykį:

+

kur Md ir Mf yra distiliato ir pradinio mišinio molinės masės;

M top ir M n yra vidutinė skysčio molinė masė kolonėlės viršuje ir apačioje.

Molinės masės viršutinėje ir apatinėje kolonėlės dalyse yra atitinkamai lygios:

Kur X avg ir X avg yra vidutinė molinė skysčio sudėtis apatinėje ir viršutinėje kolonėlės dalyse.

M cp in = kg/kmol

M cp n = kg/kmol

Pradinio mišinio molinė masė:

M F = kg/kmol

Distiliato molinė masė:

M D = kg/kmol

Pakeisdami gauname:

kg/val

+
kg/val

Vidutiniai garų masės srautai viršutinėje G in ir G apatinėje kolonėlės dalyse yra atitinkamai lygūs:

Čia M 'in ir M' n yra vidutinės molinės garų masės viršutinėje ir apatinėje kolonėlės dalyse:

M viršus = M in y srv + M ux (1-y srv)

M’n = M in y arr + M ux (1-y arr)

y срн ir y срв – vidutinė molinė garų sudėtis apatinėje ir viršutinėje kolonos dalyse.

Y D , y F ir y W reikšmės gaunamos iš veikimo linijos lygčių. Tada:

M’ cp in = kg/kmol

M ’ cp n = kg/kmol

kg/val

kg/val

disko kolonėlės rektifikacinis refliuksinis kondensatorius

4.2 Garų greičio ir kolonėlės skersmens nustatymas

Remdamiesi 1 lentelės duomenimis, sudarome t -x,y diagramą.

2 pav. Diagrama t -x,y garų pusiausvyros sudėčiai, priklausomai nuo temperatūros, nustatyti

Naudodami diagramą, pateiktą 2 paveiksle, nustatome vidutines temperatūras:

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

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

Žinodami vidutines molines vertes, nustatome garų masę ir tankį:

M 'cp in =
kg/kmol

M ' cp n =
kg/kmol

M ’in ir M’ n yra atitinkamai vidutinės garų molinės masės kolonėlės viršuje ir apačioje;

ρ uv ir ρ un garų tankis atitinkamai viršutinėje ir apatinėje kolonėlės dalyse.

Temperatūra viršutinėje kolonėlės dalyje, kai X avg = 0,9831, yra lygi 100,01 ° C, o apatinėje dalyje, kai X vid. = 0,77795, yra lygi 101,5 ° C. Taigi tav = 100,9755°С. Šie duomenys nustatyti pagal t -x,y diagramą, pateiktą 2 paveiksle.

Vandens tankis esant t = 100 °C yra ρ in = 958 kg/m 3, o acto rūgšties, kai ρ ux = 958 kg/m 3.

Mes darome prielaidą, kad vidutinis skysčio tankis stulpelyje:

Garų greitį stulpelyje nustatome pagal lygtį:

Distiliavimo kolonėlės skersmuo apskaičiuojamas pagal formulę:

m

m

Imame kolonėlės skersmenį D = 3600 mm.

Tada garo greitis stulpelyje bus lygus:

m/s

4.3 Hidraulinis plokščių skaičiavimas

Parenkame TS - R tipo plokštę [2 priedas, 118 psl.].

Priimame šių dydžių sieto plokštes:

Skylės skersmuo d o = 4 mm

Drenažo pertvaros aukštis h P = 40 mm

Laisva plokštės dalis (bendras skylių plotas) yra 8% viso plokštės ploto.

Dviejų segmentinių perpildymo puodelių užimamas plotas sudaro 20% viso lėkštės ploto.

Drenažo perimetras P = 3,1 m.

Apskaičiuokime plokštės hidraulinę varžą kolonėlės viršuje ir apačioje pagal lygtį:

čia Δp sausas yra sausos plokštės varža;

Δp b - pasipriešinimas, kurį sukelia paviršiaus įtempimo jėgos;

Δp gz - dujinio skysčio sluoksnio varža ant plokštelės.

A) viršutinėje (sustiprinančioje) stulpelio dalyje:

Kur
- 7-10% laisvo skerspjūvio nelaistytų sietų plokščių atsparumo koeficientas;

Garų greitis plokštės skylėse.

kur yra skysčio paviršiaus įtempis, esant vidutinei temperatūrai 100 °C kolonėlės viršuje; d 0 = 0-004 m - plokštės skylių skersmuo.

Kur
garų-skysčio sluoksnio (putų) tankio ir skysčio tankio santykis, paimtas maždaug lygus 0,5.

h pz - garų-skysčio sluoksnio (putų) aukštis apskaičiuojamas pagal formulę:

kur Δh sluoksnio aukštis virš drenažo pertvaros apskaičiuojamas pagal formulę:

Kur tūrinis skysčio srautas,

P - drenažo pertvaros perimetras.

Skysčio tūrinis srautas kolonėlės viršuje:

čia M avg yra vidutinė skysčio molinė masė, kg/kmol;

M D distiliato molinė masė, kg/kmol.

Perpildymo slenksčio plotį randame išsprendę lygčių sistemą:

čia R = 1,8 m plokštės spindulys; P=3,1 m - drenažo pertvaros perimetras.

Raskime perpildymo slenksčio b plotį:

Rasti Δh:

Garų-skysčio sluoksnio ant plokštelės atsparumas:

Bendras plokštės hidraulinis pasipriešinimas kolonėlės viršuje:

B) apatinėje (išsamioje) stulpelio dalyje:

Sausos plokštės hidraulinis atsparumas:

Atsparumas dėl paviršiaus įtempimo jėgų:

Kur
skysčio paviršiaus įtempis esant =100°C.

Skysčio tūrinis srautas kolonėlės apačioje apskaičiuojamas pagal formulę:

čia M F yra maistinio skysčio molinė masė, kg/kmol

M avg vidutinė skysčio molinė masė, kg/kmol

Sluoksnio aukštis virš kanalizacijos pertvaros:

Garų-skysčio sluoksnio aukštis ant plokštelės:

Garų-skysčio sluoksnio ant plokštelės atsparumas:

Bendras plokštės hidraulinis pasipriešinimas kolonos apačioje:

Patikrinkime, ar, esant atstumui tarp plokščių h = 0,5 m, tenkinama būtina sąlyga normaliam plokščių veikimui:

>

Apatinės dalies plokštėms, kurių bendra hidraulinė varža yra didesnė nei viršutinės dalies plokščių:

<

Todėl pirmiau nurodyta sąlyga yra įvykdyta.

Patikrinkime plokščių veikimo vienodumą – apskaičiuokime minimalų garo greitį skylėse, pakankamą, kad sietelio plokštė veiktų su visomis angomis:

Apskaičiuotas greitis yra mažesnis nei anksčiau apskaičiuotas greitis
, todėl plokštė veiks su visomis skylėmis.

4.4 Padėklų skaičiaus ir kolonėlės aukščio nustatymas

Plokštelių skaičius apskaičiuojamas pagal lygtį:

čia η = vidutinis efektyvumas. lėkštės

Norėdami nustatyti vidutinį efektyvumą plokščių, randame atskirtų komponentų santykinio nepastovumo koeficientą:

o pradinio mišinio dinaminės klampos koeficientas q esant vidutinei kolonėlės temperatūrai, lygiai

Esant tokiai temperatūrai, vandens sočiųjų garų slėgis Pv = 867,88 mmHg, acto rūgšties Rc = 474,15 mmHg, iš kur

Vandens dinaminis klampumo koeficientas 101°C temperatūroje yra 0,2838 mPa*s, acto rūgšties – 0,4916 mPa*s. Priimame pradinio mišinio dinaminį klampos koeficientą

V, 556 psl.].

Pagal grafiką [pav. 7.4, p. 323] rasti vertę
.Skysčio kelio ilgis lėkštėje:

Pagal grafiką [pav. 7.5, p. 324] randame kelio ilgio pataisos reikšmę Δ = 0,2375 Vidutinis efektyvumas. plokštės randamos naudojant lygtį:

Lėkštelių skaičius nustatomas analitiniu metodu, naudojant Excel skaičiuoklių procesorių. Lygčių sistema, leidžianti nustatyti plokščių skaičių, taip pat garų ir skysčio, išeinančių iš kiekvienos plokštelės, sudėtį, apima pusiausvyros lygtį

čia α yra atskirtų komponentų santykinio nepastovumo koeficientas:

veikimo tiesių lygtis

stulpelio viršuje

stulpelio apačioje

sodrinimo koeficiento išraiška
.

Skaičiavimas susideda iš nuoseklaus garų ir skysčio (y i, x i) sudėties nustatymo kolonėlės dalyje tarp padėklų.

Garų ir skysčių kompozicijų indeksai atitinka skyriaus numerį. Plokštelės numeris sutampa su po ja esančios sekcijos numeriu.

Tarkime, kad lakumo koeficientas yra pastovus, sodrinimo koeficientas yra pastovus, garintuvo kubas neturi atskyrimo efekto, o iš jo išeinantys garai yra tokios pat sudėties kaip dugno likučiai.

Skaičiavimo blokinė schema

Skaičiavimo rezultatas

Anksčiau ar vėliau beveik kiekvienas naminio alkoholio mėgėjas galvoja apie distiliavimo kolonėlės (RC) - gryno alkoholio gamybos prietaiso - įsigijimą ar pagaminimą. Pradėti reikia nuo išsamaus pagrindinių parametrų apskaičiavimo: galios, aukščio, stalčiaus skersmens, kubo tūrio ir kt. Ši informacija bus naudinga tiek tiems, kurie nori visus elementus pasigaminti savo rankomis, tiek planuojantiems įsigyti paruoštą distiliavimo kolonėlę (tai padės pasirinkti ir patikrinti pardavėją). Neliesdami prie atskirų mazgų dizaino ypatybių, apsvarstysime bendruosius subalansuotos ištaisymo namuose kūrimo principus.

Vamzdžio (caro) ir antgalio charakteristikos

Medžiaga. Vamzdis iš esmės lemia distiliavimo kolonėlės parametrus ir reikalavimus visiems aparato komponentams. Stalčiaus gamybos medžiaga yra chromo-nikelio nerūdijantis plienas - "maisto" nerūdijantis plienas.

Dėl savo cheminio neutralumo maistinis nerūdijantis plienas neturi įtakos gaminio sudėčiai, ko reikia. Žaliavinio cukraus misa arba distiliavimo atliekos („galvos“ ir „uodegos“) distiliuojamos į alkoholį, todėl pagrindinis rektifikacijos tikslas yra maksimaliai išvalyti išvestį nuo priemaišų, o ne keisti organoleptines alkoholio savybes viena kryptimi. arba kita. Vario naudoti klasikinėse distiliavimo kolonėlėse netikslinga, nes ši medžiaga nežymiai pakeičia gėrimo cheminę sudėtį ir tinka distiliatoriui (įprastam moonshine still) arba košės kolonai (specialus rektifikacijos atvejis) gaminti.

Storis. Stalčius pagamintas iš nerūdijančio vamzdžio, kurio sienelės storis 1-1,5 mm. Storesnės sienos nereikia, nes taip konstrukcija pabrangs ir sunkės, nesuteikdama jokios naudos.

Purkštukų parametrai. Neteisinga kalbėti apie kolonėlės charakteristikas, nenurodant antgalio. Atliekant taisymą namuose, naudojami purkštukai, kurių kontaktinio paviršiaus plotas yra nuo 1,5 iki 4 kvadratinių metrų. m/litre Didėjant kontaktinio paviršiaus plotui, didėja ir atskyrimo gebėjimas, tačiau mažėja našumas. Sumažinus plotą sumažėja atskyrimo ir stiprinimo gebėjimas.

Iš pradžių kolonėlės našumas didėja, bet vėliau, kad išlaikytų išėjimo stiprumą, operatorius yra priverstas sumažinti ištraukimo greitį. Tai reiškia, kad yra tam tikras optimalus antgalio dydis, kuris priklauso nuo kolonėlės skersmens ir leis pasiekti geriausią parametrų derinį.

Spiralinės-prizminės sandariklio (SPN) matmenys turėtų būti maždaug 12-15 kartų mažesni už vidinį kolonėlės skersmenį. 50 mm skersmens vamzdžiams - 3,5x3,5x0,25 mm, 40 - 3x3x0,25 mm, o 32 ir 28 - 2x2x0,25 mm.

Priklausomai nuo atliekamų užduočių, patartina naudoti skirtingus priedus. Pavyzdžiui, ruošiant spirituotus distiliatus, dažnai naudojami 10 mm skersmens ir aukščio variniai žiedai. Akivaizdu, kad šiuo atveju siekiama ne sistemos atskyrimo ir stiprinimo, o visiškai kitokio kriterijaus – katalizinio vario gebėjimo pašalinti iš alkoholio sieros junginius.

Jūs neturėtumėte apriboti savo arsenalo vienu, net geriausiu priedu, jų tiesiog nėra. Yra tie, kurie labiausiai tinka kiekvienai konkrečiai problemai spręsti.

Net nedidelis stulpelio skersmens pokytis rimtai veikia parametrus. Norint įvertinti, pakanka prisiminti, kad vardinė galia (W) ir našumas (ml/val.) skaitine prasme yra lygūs stulpelio skerspjūvio plotui (kv. mm), todėl yra proporcingi stulpelio kvadratui. skersmuo. Atkreipkite dėmesį į tai rinkdamiesi stalčių, visada atsižvelkite į vidinį skersmenį ir pagal jį palyginkite galimybes.

Galios priklausomybė nuo vamzdžio skersmens

Vamzdžio aukštis. Kad būtų užtikrintas geras sulaikymo ir atskyrimo pajėgumas, nepriklausomai nuo skersmens, distiliavimo kolonėlės aukštis turėtų būti nuo 1 iki 1,5 m fuselio alyva pradės prasiskverbti į atranką. Kitas trūkumas yra tai, kad galvos nebus aiškiai suskirstytos į frakcijas. Jei vamzdžio aukštis yra didesnis, tai žymiai nepagerins sistemos atskyrimo ir sulaikymo, bet padidins distiliavimo laiką, taip pat „galvų“ ir „galvos atramų“ skaičių. padidėjus vamzdžio aukščiui, distiliavimo kolonėlės atskyrimo geba didėja kiekvieną kartą mažėjant centimetrui. Vamzdžio padidinimo nuo 50 cm iki 60 cm poveikis yra daug didesnis nei nuo 140 cm iki 150 cm.

Distiliavimo kolonėlės kubo tūris

Siekiant padidinti aukštos kokybės alkoholio išeigą, tačiau siekiant išvengti fuselio kolonėlės perpildymo, žaliavinio alkoholio kiekis (užpildymas) kube yra ribojamas iki 10–20 pakavimo tūrių. 1,5 m aukščio ir 50 mm skersmens kolonoms - 30-60 l, 40 mm - 17-34 l, 32 mm - 10-20 l, 28 mm - 7-14 l.

Atsižvelgiant į tai, kad kubas užpildytas iki 2/3 tūrio, 40-80 litrų talpos talpa tinka kolonai, kurios vidinis stalčiaus skersmuo 50 mm, 30-50 litrų talpa 40 mm, 20 -30 litrų kubas 32 mm ir greitpuodis 28 mm.

Naudodami kubą, kurio tūris artimesnis apatinei rekomenduojamo diapazono ribai, galite saugiai išimti vieną stalčių ir sumažinti aukštį iki 1–1,2 metro. Dėl to į atranką prasibrauti bus palyginti nedaug, tačiau „galvos atramų“ tūris pastebimai sumažės.

Kolonėlės šildymo šaltinis ir galia

Plokštės tipas. Mėnulio praeitis persekioja daugelį pradedančiųjų, kurie tiki, kad jei anksčiau naudojo dujinę, indukcinę ar įprastą elektrinę viryklę mėnesienai šildyti, tada jie gali palikti šį šaltinį kolonai.

Rektifikavimo procesas žymiai skiriasi nuo distiliavimo, viskas yra daug sudėtingiau ir ugnis neveiks. Būtina užtikrinti sklandų tiekiamos šildymo galios reguliavimą ir stabilumą.

Elektrinės viryklės, veikiančios pagal termostatą start-stop režimu, nenaudojamos, nes vos įvykus trumpalaikiam elektros energijos tiekimui, garai nustos tekėti į kolonėlę, o skrepliai subyrės į kubą. Tokiu atveju turėsite vėl pradėti taisymą - stulpeliui dirbdami patys ir pasirinkdami „galvas“.

Indukcinė viryklė yra labai grubus prietaisas, kurio galia laipsniškai keičiasi 100-200 W, o ištaisant reikia sklandžiai keisti galią, žodžiu, 5-10 W. Ir vargu ar pavyks stabilizuoti šildymą nepaisant įėjimo įtampos svyravimų.

Dujinė viryklė su į kubą įpilta 40 procentų žalio alkoholio, o išleidimo angoje – 96 laipsnių produktas, kelia mirtiną pavojų, jau nekalbant apie šildymo temperatūros svyravimus.

Optimalus sprendimas – į kolonėlės kubą įstatyti reikiamos galios kaitinimo elementą, o reguliavimui naudoti relę su išėjimo įtampos stabilizavimu, pavyzdžiui, RM-2 16A. Taip pat galite paimti analogus. Svarbiausia yra gauti stabilizuotą įtampą išėjime ir galimybę sklandžiai keisti šildymo temperatūrą 5-10 W.

Maitinimas tiekiamas. Norėdami pašildyti kubą per priimtiną laiką, turite pradėti nuo 1 kW galios 10 litrų žalio alkoholio. Tai reiškia, kad 50 litrų kubui, užpildytam 40 litrų, reikia mažiausiai 4 kW, 40 litrų - 3 kW, 30 litrų - 2-2,5 kW, 20 litrų - 1,5 kW.

Vienodo tūrio kubeliai gali būti žemi ir platūs, siauri ir aukšti. Renkantis tinkamą indą, reikia atsižvelgti į tai, kad kubas dažnai naudojamas ne tik rektifikavimui, bet ir distiliavimui, todėl naudojamos pačios griežčiausios sąlygos, kad tiekiama galia nesukeltų stipraus putojimo su emisija. purslų iš kubo į garų liniją.

Eksperimentiškai nustatyta, kad kai kaitinimo elemento įdėjimo gylis yra apie 40-50 cm, normalus virimas vyksta, jei 1 kv. cm tūrinis veidrodis sudaro ne daugiau kaip 4-5 W galios. Mažėjant gyliui, leistina galia didėja, o didėjant gyliui – mažėja.

Yra ir kitų veiksnių, turinčių įtakos virimui: skysčio tankis, klampumas ir paviršiaus įtempis. Pasitaiko, kad emisijos atsiranda misos distiliavimo pabaigoje, kai didėja tankis. Todėl atliekant ištaisymo procesą ties leistino diapazono riba, visada kyla problemų.

Įprastų cilindrinių kubelių skersmuo yra 26, 32, 40 cm Atsižvelgiant į leistiną 26 cm kubo veidrodžio paviršiaus plotą, jis normaliai veiks, kai šildymo galia yra iki 2,5 kW, 30 cm. - 3,5 kW, 40 cm - 5 kW .

Trečias veiksnys, lemiantis šildymo galią, yra vienos iš kolonėlės pusių be antgalio naudojimas kaip sauso garo bakas, siekiant kovoti su purslų įsiskverbimu. Tam reikia, kad garo greitis vamzdyje neviršytų 1 m/s, esant 2-3 m/s, apsauginis poveikis susilpnėtų, o esant didesnėms vertėms, garai sukels grįžtamąjį srautą vamzdžiu ir mesti jį į atranką.

Garų greičio apskaičiavimo formulė:

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

• N – galia, kW;
• 750 – garo generavimas (kub.cm/sek kW);
• S – kolonos skerspjūvio plotas (kv. mm).

50 mm skersmens vamzdis susidoros su purslų įsiskverbimu, kai šildomas iki 4 kW, 40–42 mm – iki 3 kW, 38 – iki 2 kW, 32 – iki 1,5 kW.

Atsižvelgdami į tai, kas išdėstyta aukščiau, parenkame kubo tūrį, matmenis, šildymo ir distiliavimo galią. Visi šie parametrai atitinka kolonėlės skersmenį ir aukštį.

Distiliavimo kolonėlės grįžtamojo kondensatoriaus parametrų apskaičiavimas

Reflukso kondensatoriaus galia nustatoma priklausomai nuo distiliavimo kolonėlės tipo. Jeigu statome kolonėlę su skysčių ar garų ištraukimu žemiau deflegmatoriaus, tai reikiama galia turi būti ne mažesnė už vardinę kolonėlės galią. Paprastai tokiais atvejais kaip kondensatorius naudojamas Dimroth šaldytuvas, kurio panaudojimo galia yra 4-5 vatai 1 kv.m. cm paviršių.

Jei kolonėlė su garų ištraukimu yra didesnė už deflegmatorių, tada apskaičiuota galia yra 2/3 vardinės. Tokiu atveju galite naudoti „Dimrot“ arba „marškinių gamintoją“. Marškinių gamybos galia yra mažesnė nei dimroto ir yra apie 2 vatai kvadratiniam centimetrui.

Tada viskas paprasta: vardinę galią padalinkite iš panaudojimo galios. Pavyzdžiui, kolonai, kurios vidinis skersmuo yra 50 mm: 1950 / 5 = 390 kv. cm ploto Dimrot arba 975 kv. žr. "Marškinių gamintojas". Tai reiškia, kad Dimrot šaldytuvas gali būti pagamintas iš 6x1 mm vamzdžio, kurio ilgis yra 487 / (0,6 * 3,14) = 2,58 cm pirmajam variantui, atsižvelgiant į 3 metrų saugos koeficientą. Antrojo varianto atveju padauginkite iš dviejų trečdalių: 258 * 2/3 = 172 cm, atsižvelgiant į 2 metrų saugos koeficientą.

Marškiniai stulpeliui 52 x 1 – 975 / 5,2 / 3,14 = 59 cm * 2/3 = 39 cm Bet tai tinka patalpoms su aukštomis lubomis.

Vienkartinio šaldytuvo apskaičiavimas

Jei tiesioginio srauto įrenginys naudojamas kaip papildomas aušintuvas distiliavimo kolonoje su skysčio ekstrahavimu, tuomet pasirenkamas mažiausias ir kompaktiškiausias variantas. Pakanka 30-40% kolonėlės vardinės galios.

Tarpe tarp apvalkalo ir vidinio vamzdžio padaromas tiesioginio srauto šaldytuvas be spiralės, tada į apvalkalą paleidžiama atranka, o centriniu vamzdžiu tiekiamas aušinamasis vanduo. Šiuo atveju marškinėliai privirinami ant vandens tiekimo vamzdžio į grįžtamąjį kondensatorių. Tai mažas "pieštukas" apie 30 cm ilgio.

Bet jei distiliavimui ir rektifikavimui naudojamas tas pats tiesioginio srauto įrenginys, kuris yra universalus įrenginys, jie atsiranda ne dėl dozatoriaus poreikio, o nuo didžiausios šildymo galios distiliavimo metu.

Sukurti turbulentinį garų srautą šaldytuve, kad šilumos perdavimo intensyvumas būtų ne mažesnis kaip 10 vatų/kv. cm, būtina užtikrinti apie 10-20 m/s garo greitį.

Galimų skersmenų diapazonas yra gana platus. Mažiausias skersmuo nustatomas atsižvelgiant į sąlygas, kad kube nesusidaro didelis perteklinis slėgis (ne daugiau kaip 50 mm vandens stulpelio), o didžiausias, apskaičiuojant Reinoldso skaičių, remiantis minimaliu greičiu ir didžiausiu kinematinės klampos koeficientu. garų.

Kad nesigilintume į nereikalingas smulkmenas, pateiksime dažniausiai pasitaikantį apibrėžimą: „Kad vamzdyje būtų palaikomas turbulentinis garų judėjimo režimas, pakanka, kad vidinis skersmuo (milimetrais) būtų ne didesnis kaip 6 kartų šildymo galia (kilovatais).

Norint išvengti vandens apvalkalo vėdinimo, būtina išlaikyti tiesinį vandens greitį bent 11 cm/s, tačiau pernelyg padidinus greitį reikės didelio slėgio vandens tiekime. Todėl manoma, kad optimalus diapazonas yra nuo 12 iki 20 cm/s.

Norėdami kondensuoti garus ir atvėsinti kondensatą iki priimtinos temperatūros, kiekvienam tiekiamos galios kilovatui reikia tiekti 20 ° C vandens, kurio tūris yra apie 4,8 kubinio cm / s (17 litrų per valandą). Tokiu atveju vanduo įkais 50 laipsnių – iki 70°C. Natūralu, kad žiemą vandens prireiks mažiau, o naudojant autonomines aušinimo sistemas – apie pusantro karto daugiau.

Remiantis ankstesniais duomenimis, galima apskaičiuoti žiedinio tarpo skerspjūvio plotą ir vidinį apvalkalo skersmenį. Taip pat reikia atsižvelgti į turimą vamzdžių asortimentą. Skaičiavimai ir praktika parodė, kad 1-1,5 mm tarpo visiškai pakanka, kad būtų įvykdytos visos būtinos sąlygos. Tai atitinka vamzdžių poras: 10x1 - 14x1, 12x1 - 16x1, 14x1 - 18x1, 16x1 - 20x1 ir 20x1 - 25x1,5, kurios apima visą namuose naudojamų galių diapazoną.

Yra dar viena svarbi tiesioginio srauto įrenginio detalė – ant garo vamzdžio suvyniota spiralė. Tokia spiralė pagaminta iš vielos, kurios skersmuo sudaro 0,2-0,3 mm tarpą iki vidinio marškinių paviršiaus. Jis vyniojamas žingsniais, lygiais 2-3 garo vamzdžio skersmenims. Pagrindinis tikslas yra centruoti garo vamzdį, kuriame darbo metu temperatūra yra aukštesnė nei apvalkalo vamzdyje. Tai reiškia, kad dėl šiluminio plėtimosi garo vamzdis pailgėja ir sulinksta, atsiremdamas į striukę, todėl susidaro negyvos zonos, kurių neplauna aušinamas vanduo, dėl ko šaldytuvo efektyvumas smarkiai krenta. Papildomi spiralinės apvijos privalumai yra kelio pailgėjimas ir turbulencijos aušinimo vandens sraute sukūrimas.

Tinkamai suprojektuotas tiesioginio srauto įrenginys gali išnaudoti iki 15 vatų/kv. cm šilumos mainų ploto, kas buvo patvirtinta eksperimentiškai. Norėdami nustatyti tiesioginio srauto įrenginio aušinamos dalies ilgį, naudosime 10 W / kv. cm (100 kv. cm/kW).

Reikalingas šilumos mainų plotas yra lygus šildymo galiai kilovatais, padaugintai iš 100:

S = P * 100 (kv. cm).

Garo vamzdžio išorinis perimetras:

Locr = 3,14 * D.

Aušinimo striukės aukštis:

H = S / Avinėlis.

Bendra skaičiavimo formulė:

H = 3183 * P/D (galia kW, garo vamzdžio aukštis ir išorinis skersmuo milimetrais).

Tiesioginio srauto skaičiavimo pavyzdys

Šildymo galia – 2 kW.

Galima naudoti 12x1 ir 14x1 vamzdžius.

Sekcijų plotai – 78,5 ir 113 kv.m. mm.

Garo tūris – 750 * 2 = 1500 kub. cm/s.

Garų greičiai vamzdžiuose: 19,1 ir 13,2 m/s.

14x1 vamzdis atrodo geriau, nes jis leidžia turėti galios rezervą, išlaikant rekomenduojamą garų greičio diapazoną.

Suporuotas marškinių vamzdis yra 18x1, žiedinis tarpas bus 1 mm.

Vandens padavimo greitis: 4,8 * 2= 9,6 cm3/s.

Žiedinio tarpo plotas yra 3,14 / 4 * (16 * 16 – 14 * 14) = 47,1 kv. mm = 0,471 kv. cm.

Linijinis greitis – 9,6 / 0,471 = 20 cm/s – reikšmė išlieka rekomenduojamose ribose.

Jei žiedinis tarpas būtų 1,5 mm – 13 cm/s. Jei 2 mm, tai linijinis greitis nukristų iki 9,6 cm/s ir tektų tiekti vandenį virš vardinio tūrio, vien tam, kad šaldytuvas nevėduotų - beprasmiškas pinigų švaistymas.

Marškinių aukštis - 3183 * 2 / 14 = 454 mm arba 45 cm Nereikia jokio saugumo faktoriaus, į viską atsižvelgiama.

Rezultatas: 14x1-18x1, kai aušinamosios dalies aukštis 45 cm, nominalus vandens suvartojimas - 9,6 kub. cm/s arba 34,5 litro per valandą.

Su vardine šildymo galia 2 kW, šaldytuvas pagamins 4 litrus alkoholio per valandą esant geram tiekimui.

Veiksmingame ir subalansuotame tiesioginio srauto distiliavimo įrenginyje ekstrahavimo greičio ir šildymo galios bei vandens sąnaudų aušinimui santykis turi būti 1 litras/val. – 0,5 kW – 10 litrų/val. Jei galia didesnė, bus dideli šilumos nuostoliai, jei galia maža, naudingoji šildymo galia sumažės. Jei vandens srautas didesnis, tiesioginio srauto siurblys yra neefektyvios konstrukcijos.

Distiliavimo kolonėlė gali būti naudojama kaip košės kolonėlė. Misos kolonėlių įranga turi savo ypatybes, tačiau antrasis distiliavimas daugiausia skiriasi technologija. Pirmajam distiliavimui yra daugiau funkcijų ir atskiri komponentai gali būti nepritaikomi, tačiau tai yra kitos diskusijos tema.

Atsižvelgdami į realius namų ūkio poreikius ir esamą vamzdžių asortimentą, pagal pateiktą metodiką apskaičiuosime tipinius distiliavimo kolonėlės variantus.

P.S. Norime padėkoti mūsų forumo vartotojui už medžiagos susisteminimą ir pagalbą rengiant straipsnį.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

2. Įvadas

4. Skaičiavimo dalis:

4.1 Medžiagų balansas

4.4 Hidraulinis kolonėlės skaičiavimas

4.5 Įrenginio terminis skaičiavimas

4.6 Armatūros skersmenų nustatymas

5. Standartinių dalių parinkimas

5.1 Armatūra

5.2 Įrenginio palaikymas

5.3 Flanšai

6. Bendra informacija apie mišinio komponentus ir techninę proceso saugą

Specifikacija

1. Projektavimo specifikacijos

Apskaičiuokite ir suprojektuokite distiliavimo kolonėlę su vožtuvų padėklais atskyrimui esant atmosferos slėgiui, kurios debitas yra GF t/h dvejetainio mišinio S (etilo alkoholis - dekanas), kurio žemos virimo temperatūros komponento koncentracija % (masė). Pradinis mišinys patenka į kolonėlę virimo temperatūroje. Produkto grynumo reikalavimai: % (masė), % (masė).

2. Įvadas

Daugelyje chemijos, naftos, maisto ir kitų pramonės šakų dėl įvairių technologinių procesų gaunami skysčių mišiniai, kurie turi būti atskirti į sudedamąsias dalis.

Skysčių ir suskystintų dujų mišiniams atskirti pramonė naudoja paprasto distiliavimo (distiliavimo), vakuuminio distiliavimo, rektifikavimo ir ekstrahavimo metodus. Rektifikavimas plačiai naudojamas pramonėje, norint visiškai atskirti lakiųjų skysčių mišinius, kurie iš dalies arba visiškai tirpsta vienas kitame.

Rektifikavimo proceso esmė yra vieno ar daugiau daugiau ar mažiau gryno pavidalo skysčių atskyrimas iš dviejų arba apskritai kelių skysčių, turinčių skirtingą virimo temperatūrą, mišinio. Tai pasiekiama kaitinant ir išgarinant tokį mišinį, po kurio kartojamas šilumos ir masės perdavimas tarp skysčio ir garų fazių; Dėl to dalis labai lakaus komponento iš skystosios fazės pereina į garų fazę, o dalis mažiau lakiojo – iš garų fazės į skystąją.

Rektifikavimo procesas atliekamas rektifikavimo įrenginyje, kuriame yra distiliavimo kolonėlė, grįžtamasis kondensatorius, šaldytuvas-kondensatorius, pašarų mišinio šildytuvas, distiliato ir dugno rinktuvai. Grįžtamasis kondensatorius, šaldytuvas-kondensatorius ir šildytuvas yra įprasti šilumokaičiai. Pagrindinis įrenginio aparatas yra distiliavimo kolonėlė, kurioje distiliuoto skysčio garai kyla iš apačios, o skystis teka link garų iš viršaus, grįžtamojo srauto pavidalu tiekiamas į viršutinę aparato dalį. Daugeliu atvejų galutiniai produktai yra distiliatas (labai lakaus komponento garai, kondensuoti grįžtamajame kondensatoriuje, išeinantys iš kolonėlės viršaus) ir dugnai (mažiau lakus komponentas skysto pavidalo, išsiskiriantis iš kolonėlės dugno). stulpelyje).

Grįžtamasis kondensatorius paprastai yra korpuso ir vamzdžio šilumokaitis. Kai kuriais atvejais visi garai, išeinantys iš kolonėlės, kondensuojasi grįžtamajame kondensatoriuje. Galutiniame aušintuve distiliatas atšaldomas iki iš anksto nustatytos temperatūros. Kartais tik dalis garų kondensuojasi grįžtamajame kondensatoriuje, kad susidarytų refliuksas, o šaldytuve įvyksta visiška kondensacija ir aušinimas.

Rektifikavimo įrenginiuose taip pat yra įrengti prietaisai, skirti reguliuoti ir stebėti darbo režimą, o neretai ir šilumos atgavimo įrenginiai.

Rektifikavimo procesas gali vykti esant atmosferos slėgiui, taip pat esant aukštesniam ir žemesniam nei atmosferos slėgiui. Rektifikavimas atliekamas vakuume, kai atskiriami aukštos virimo temperatūros skysti mišiniai. Didesnis slėgis naudojamas atskirti mišinius, kurie yra dujinės būsenos esant mažesniam slėgiui. Skysčių mišinio atskyrimo į jo sudedamąsias dalis laipsnis ir gauto distiliato bei dugno grynumas priklauso nuo fazės kontaktinio paviršiaus išvystymo, taigi ir nuo grįžtamojo skysčio kiekio bei distiliavimo kolonėlės konstrukcijos.

Pramonėje naudojamos supakuotos, gaubtinės, sietos, vožtuvinės plėvelės vamzdinės kolonos ir kt. Jie daugiausia skiriasi vidinės aparato struktūros konstrukcija, kurios tikslas yra užtikrinti skysčio ir garų sąveiką. Ši sąveika atsiranda, kai garai burbuliuojami per skysčio sluoksnį ant padėklų arba kai garai ir skystis liečiasi ant purkštuko arba skysčio, tekančio plona plėvele, paviršiaus.

Supakuotos kolonos yra plačiai naudojamos. Jų pranašumas yra įrenginio paprastumas ir maža kaina. Kitas reikšmingas supakuotų kolonų privalumas – mažas hidraulinis pasipriešinimas. Supakuotos kolonos netinkamos naudoti esant mažam drėkinimo tankiui, joms būdingi riboti garų ir skysčio apkrovų intervalai. Kad supakuota kolonėlė veiktų stabiliai, naudojant purkštuvus būtina užtikrinti tolygų skysčio pasiskirstymą skerspjūvyje. Be to, supakuotose kolonėlėse sunku pašalinti šilumą iš supakuoto sluoksnio.

Disko kolonėlės taip pat plačiai pritaikytos pramonėje. Tai masės perdavimo vertikalios kolonėlės įtaisai, aukštyje suskirstyti skersiniais kontaktiniais masės perdavimo įtaisais (plokštelėmis). Aukštyn kylantis garų srautas nuosekliai burbuliuoja per skysčio sluoksnius ant padėklų. Sietas, dangtelis, vožtuvas ir gedimo plokštės veikia burbuliavimo režimu. Pirmųjų trijų tipų padėkluose dujų burbuliavimas ir skysčio judėjimas vyksta skersinių srovių sąlygomis dėl to, kad jų elementai (skylės, dangteliai, vožtuvai) yra tolygiai paskirstyti padėklo paviršiuje ir yra perpildymo įtaisų. Priešsrovės fazinis kontaktas realizuojamas gedimo plokštėse. Diskinėms kolonoms būdingas didelis pradinio mišinio atskyrimo aiškumas, platus garo ir skysčio apkrovų diapazonas bei didelis našumas. Šių kolonų trūkumai yra šie: didelė kaina dėl įrenginio sudėtingumo, taip pat padidėjęs hidraulinis pasipriešinimas.

Sietų padėklai turi didelį plokščių skerspjūvį, kurį užima skylės, todėl jie pasižymi dideliu garų išeigumu, nes jie pasižymi paprastumu ir mažu metalo suvartojimu. Trūkumas: didelis jautrumas montavimo tikslumui. Prietaisai su sieto plokštelėmis nerekomenduojami naudoti užterštoje terpėje, nes tai gali užkimšti skyles.

Dangtelių plokštės rodo gerą masės perdavimo efektyvumą ir turi didelį garų apkrovos diapazoną. Garai iš ankstesnės plokštelės patenka į dangtelių garo vamzdžius ir burbuliuoja per skysčio sluoksnį, kuriame dangteliai yra iš dalies panardinti. Dangteliai turi skylutes arba dantytas angas, kurios padalija garus į mažus srautus, kad padidėtų jų sąlyčio su skysčiu paviršius. Jų naudojimo apribojimas yra jų didelė kaina dėl padidėjusio metalo suvartojimo. Be to, dangtelių plokštės turi padidintą hidraulinį pasipriešinimą ir yra linkusios užsikimšti.

Vožtuvų diskai rodo didelį efektyvumą dideliais apkrovos intervalais dėl savireguliacijos galimybės. Priklausomai nuo apkrovos, vožtuvas juda vertikaliai, keisdamas atvirą skerspjūvio plotą garų praėjimui, o maksimalų skerspjūvį lemia kilimą ribojančio įrenginio aukštis. Vožtuvai gaminami apvalių arba stačiakampių plokščių su viršutiniu arba apatiniu kėlimo ribotuvu pavidalu. Vožtuvų diskų trūkumas yra didelis jų hidraulinis pasipriešinimas.

Kriauklės plokštės yra paprasčiausios konstrukcijos ir turi mažą hidraulinį pasipriešinimą. Būdingas perpildymo įtaisų nebuvimas. Tačiau šio tipo plokštės turi mažą masės perdavimo efektyvumą ir siaurą garo ir skysčio apkrovų diapazoną.

Vamzdinės plėvelės distiliavimo kolonėlės susideda iš vertikalių vamzdžių ryšulio, kurio vidiniu paviršiumi plona plėvele teka skystis, sąveikaudamas su vamzdžiais kylančiais garais. Naudojamų vamzdžių skersmuo yra 5-20 mm. Plėvelės aparato poveikis didėja mažėjant vamzdžio skersmeniui. Vamzdinės kolonos pasižymi gamybos paprastumu, dideliais masės perdavimo koeficientais ir labai mažu hidrauliniu atsparumu garų judėjimui. Daugiavamzdžių ir ilgvamzdžių kolonos su dirbtiniu drėkinimu turi žymiai mažesnius matmenis ir svorį nei plokščių.

Visi distiliavimo įrenginiai, neatsižvelgiant į kolonėlių tipą ir konstrukciją, skirstomi į partinius ir ištisinius įrenginius.

Partijinio distiliavimo įrenginiuose pradinis mišinys supilamas į distiliavimo kubą, kuriame palaikomas nuolatinis virimas, kad susidarytų garai. Garas patenka į kolonėlę, drėkinamas dalimi distiliato. Kita distiliato dalis iš grįžtamojo kondensatoriaus arba galinio aušintuvo, atvėsusi iki tam tikros temperatūros, patenka į gatavo produkto kolekciją. Partijos kolonėlėse rektifikavimas atliekamas tol, kol skystis kube pasiekia norimą sudėtį. Tada kubo kaitinimas sustabdomas, likučiai supilami į surinkimo baką, o pradinis mišinys vėl supilamas į kubą distiliavimui. Serijinio distiliavimo įrenginiai sėkmingai naudojami nedideliems mišinių kiekiams atskirti. Didelis paketinio distiliavimo agregatų trūkumas yra gatavo produkto (distiliato) kokybės pablogėjimas proceso eigoje, taip pat šilumos nuostoliai periodiškai iškraunant ir pakraunant distiliavimo indą. Šie trūkumai pašalinami nuolat taisant.

Ištisinės kolonos susideda iš apatinės (baigtinės) dalies, kurioje iš žemyn tekančio skysčio pašalinamas lakusis komponentas, ir viršutinės (stiprinančios) dalies, kurios tikslas – praturtinti kylančius lakiojo komponento garus. Nepertraukiamo distiliavimo įrenginio konstrukcija nuo periodinės skiriasi tuo, kad kolonėlė nuolat pastoviu greičiu tiekiama pradiniu tam tikros sudėties mišiniu; pastovios kokybės gatavas produktas taip pat nuolat pašalinamas.

Distiliavimo kolonėlės, skirtos dvinariam etilo alkoholio-dekano mišiniui atskirti, projektinio skaičiavimo tikslas – nustatyti kolonėlės skersmenį, kontaktinių įtaisų skaičių kolonos armavimo ir išmetimo dalyse, kolonėlės aukštį, plokštės ir visos kolonėlės hidraulinis pasipriešinimas tam tikroms pradinio mišinio sudėtims, pradinio mišinio srautas ir slėgis kolonėlėje.

3. Rektifikacijos įrenginio schema

1- kolonėlės korpusas;

2- plokštelė;

3- maisto lėkštė;

4- galios šildytuvas;

5- boileris;

6- grįžtamasis kondensatorius;

7- kondensatorius (šaldytuvas);

8- hidraulinis vožtuvas;

GF , GV , GR , G D , GW , - molinis pašaro suvartojimas, garai, paliekantys kolonėlės viršų, grįžtamasis šaldytuvas, distiliatas ir likučiai.

XF, XD, XW yra NC molinės frakcijos pašaruose, distiliate ir liekanose. [12, p. 279]

4. Skaičiavimo dalis

4.1 Medžiagų balansas

Tegul GD ir GW yra masės srautai

distiliatas ir dugnai, kg/val

Medžiagų balanso lygtis:

GD+ GW = GF – pagal siūlą;

GD D+ GW w = GF F – pagal Mokesčių kodeksą.

GF =9 t/h=9000 kg/val

Iš medžiagų balanso lygčių sistemos nustatome:

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

Perskaičiuokime koncentracijas iš masės dalių į molines dalis:

M(C2H6O)NC = 46,07 kg/kmol, [2, p. 541]

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

Mityba:

XF = =

Distiliatas:

XD==

PVM likutis:

XW==

1 lentelė

Iš sudėties ir sudėties diagramos (x-y), kurią sukūrėme naudodami duomenis apie atskirtos dvejetainės sistemos fazių pusiausvyrą, randame:

0,964? NC molinė dalis garuose, esant pusiausvyrai su tiekiamu skysčiu.

Apskaičiuojame minimalų refliukso santykį:

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

Darbinis refliukso santykis:

R = 1,3 · Rmin + 0,3;

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

Nustatykite mitybos skaičių:

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

Sudarykime darbinių eilučių lygtis:

a) viršutinei (sustiprinamajai) kolonos daliai:

y = 0,281x + 0,705

b) apatinėje (išsamioje) stulpelio dalyje:

y = 1,28x - 0,032

4.2 Garų greičio ir kolonėlės skersmens nustatymas

Vidutinė skysčio koncentracija:

a) stulpelio viršuje

b) Stulpelio apačioje:

Vidutinės garų koncentracijos (pagal veikimo linijos lygtis):

a) stulpelio viršuje

b) Stulpelio apačioje:

Mes randame vidutines garų temperatūras ir iš temperatūros ir sudėties diagramos sudarome sudėtį (t-x,y), kurią sudarome naudodami pusiausvyros duomenis:

86 0С; = 146 0С.

Vidutinės molinės garų masės:

a) stulpelio viršuje

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

b) stulpelio apačioje:

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

Nustatome vidutinį garų tankį:

Vidutinis garų tankis stulpelyje:

Grąžinamo srauto ir apatinio skysčio temperatūras randame naudodami t-x,y diagramą XD ir XW:

79 0C; 88,50C.

a) skysčio NC tankis 790C temperatūroje; =736,43 kg/m3;

b) skysto VC tankis esant 88,50C; =667,6 kg/m3

Vidutinis skysčio tankis kolonėlėje:

702,0 kg/m3;

Didžiausią leistiną garo greitį per kolonėlę galima nustatyti pagal formulę:.

Cmax koeficientas apskaičiuojamas pagal formulę:

Сmax = kur:

H - atstumas tarp plokštelių = 0,3-0,4 m, paimkite H = 0,4 m;

q yra linijinis drėkinimo tankis, tai yra skysčio tūrinio srauto ir nutekėjimo perimetro P (nuleidimo juostos ilgio) santykis; q=q0= 10 - 25 m2/h, imk q=10 m2/h;

k1=1,15, k2=1 esant atmosferos ir padidintam slėgiui, k3=0,34·10-3.

Сmax ==0,0812

0,0812=1,436 m/s.

Nustatykite distiliato molinę masę:

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

Vidutinė garų temperatūra kolonėlėje:

Tūrinis garų srautas kolonėlėje:

Apskaičiuojame stulpelio skersmenį:

Pasirinkite artimiausią didesnį stulpelio skersmenį D=1000 mm

Tada tikrasis greitis yra:

Nustatykite kanalizacijos P perimetrą:

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

b=D/2

ir skysčio mišinio dinaminės klampos koeficientas µ esant vidutinei kolonėlės temperatūrai:

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

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

Mes apibrėžiame produktą:

Mes randame iš fig. 7.4. vidutinis plokščių efektyvumas

Skysčio kelio ilgis ant plokštelės yra m.

Pagal pav. 7.5. randame kelio ilgio pataisą, nes<0,9 м, то =0

Apskaičiuojame tikrų plokščių skaičių viršutinėje ir apatinėje stulpelio dalyse:

5,56, priimti 6;

5.56, priimti 6.

Bendras plokščių skaičius stulpelyje:

Su 15%-20% marža =1,15·12=13,8;

Darome prielaidą, kad n = 14 plokščių.

Kolonėlės indo dalies aukštis:

=(14-1)·0,4=5,2 m.

Galiojančios maisto lėkštės serijos numeris:

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

1,15 6=6,9; priimti 7. Maisto lėkštės skaičius n=7.

4.4 Hidraulinis kolonėlės skaičiavimas

4.4.1 Plokštės hidraulinis pasipriešinimas yra lygus slėgio nuostolių sausoje plokštėje ir skysčio sluoksnyje sumai:

a) stulpelio viršuje:

Galvos praradimas ant lietaus maitinamos lėkštės

Atsparumo koeficientas; vožtuvo plokštei su visiškai atidarytu vožtuvu = 3,63;

garo greitis skylėje, m/s;

kur yra plokštės laisvojo skerspjūvio dalis,

1,744 kg/m3 ? vidutinis garų tankis kolonėlės viršuje.

Slėgio praradimas skystame sluoksnyje:

nutekėjimo plokštės aukštis, m; apytiksliai priimame 50-70 mm;

skysčio atsarginė dalis virš nutekėjimo plokštės;

Vidutinis skysčio tankis;

Skysčio tūrinis srautas kolonėlės viršuje, m3/val.

P=702,0·9,81(0,05+0,008)=399,4 Pa.

Nustatykite drėkinamos plokštės atsparumą:

652,1+399,4=1052Pa

b) apatinė stulpelio dalis:

Atsparumas sausai plokštelei:

Vidutinis garų tankis kolonėlės apačioje.

Vidutinė molinė skysčio masė kolonėlės apačioje:

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.

Skysčio tūrinis srautas kolonėlės apačioje:

Skysčio atsarginė dalis virš išleidimo plokštės:

Skysčio sluoksnio ant plokštelės atsparumas:

702,0·9,81·(0,05+0,031)=557,8 Pa.

Drėkinamos plokštės atsparumas:

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

Bendras visų plokščių atsparumas:

6·1052+6·1509,4=15368,5 Pa.

4.4.2 Plokščių veikimo patikrinimas

Tai atliekama pagal skysčio įsiurbimo tarp plokštelių kiekį arba perpildymo įrenginio pralaidumą.

Plokštė veikia stabiliai, kai:

Suputoto skysčio sluoksnio aukštis perpildymo kišenėje, m;

y - krentančios srovės pasiekiamumas, m;

b - didžiausias perpildymo kišenės plotis (segmento rodyklė);

Neputoto skysčio sluoksnio aukštis nutekėjimo įrenginyje, m;

Santykinis putojančio skysčio tankis;

mažai ir vidutiniškai putojantiems skysčiams,

priimti: .

Lengvo skysčio sluoksnio aukštis:

plokštės atsparumas,

Skysčio lygio gradientas ant plokštelės, m.

Vožtuvų plokštėms galite paimti = 0,005-0,010 m.

Atsparumas skysčio judėjimui kryžminiu srautu

Skysčio greitis minimaliame perpildymo kišenės skerspjūvyje.

kolonėlės mišinio atskyrimo jungtis

vidutinio ir mažai putojantiems skysčiams priimame: .

grybo formos burbuliukų atsiradimo greitis.

vidutinis skysčio paviršiaus įtempimo koeficientas esant vidutinei kolonėlės temperatūrai:

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

Paviršiaus įtempimo koeficientas: esant temperatūrai kolonoje tср=83,75 0С (нк) =16,05·10-3 N/m;

(vk) = 17,16 · 10-3 N/m,

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

Grybų formos burbuliukų augimo greitis:

Skysčio greitis minimaliame perpildymo kišenės skerspjūvyje:

Atsparumas skysčio judėjimui perpildymo metu:

1,6·702,0·0,1162=15,1 Pa.

Lengvo skysčio sluoksnio aukštis:

Reaktyvinio lėktuvo išvykimas

Sąlyga /B/ patenkinta:

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

Sąlyga /C/ įvykdyta:

0,054 < 0,153

Garų veikimo greitis plokštės angoje neturi būti mažesnis už minimalų garų greitį plokštės angoje, užtikrinant sklandų vožtuvo plokštės veikimą:

14,36 > 3,371;

> sąlyga įvykdyta.

4.5 Įrenginio terminis skaičiavimas

4.5.1 Šilumos suvartojimas, kurį garai išskiria vandeniui kondensuojantis deflegmatoriuje:

garų kondensacijos šiluma J/kg;

4.5.2 Šilumos sąnaudos, kurias gauna apatinis skystis kaitinant garus katile:

79 0C temperatūroje;

88,5 0C temperatūroje;

80,1 0C temperatūroje.

Visas šilumos talpos vertes randame iš žinynų:

Esant 79 0C: C = 3226,3

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

0,93·3226,3+(1-0,93)·2424,3=3170.

Esant 88,5 0C: C = 3435,8

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

0,04·3435,8+(1–0,04)·2501,1 = 2538,5.

Esant 80,10 C: C = 3268,2

C = 2428,1,

1,03 = 1524802

4.5.3 Šilumos suvartojimas garo padavimo šildytuve

Esant 0C: ​​= 2891,1

2290,3

0,50·2891,1+(1 - 0,50)·2290,3=2590,7.

4.5.4 Šilumos suvartojimas iš distiliato perkeliamas į vandenį šaldytuve

Esant 0C: ​​= 2933

2306,3 .

0,93·2933+(1 - 0,93)·2306,3 =2889.

4.5.5 Šilumos, kurią gauna vanduo iš šaldytuve esančio likučio, suvartojimas

Esant 0C: ​​=3008,42

2339 .

0,04 3008,42+(1–0,04) 2339 =2365,8

4.5.6 Šildymo garo suvartojimas, kai slėgis = 4 atm ir sausumo laipsnis x = 95 %

a) katile:

savitoji šildymo garų kondensacijos masė esant 4 atmosferos slėgiui,

b) elektriniame šildytuve:

Bendras garas 0,96 kg/s arba 3,447 t/val.

Aušinimo vandens sąnaudos kaitinant iki 20 0C

a) grįžtamajame kondensatoriuje:

20 0C temperatūros vandens šiluminė talpa

b) distiliato šaldytuve:

c) nejudančių nuotraukų šaldytuve:

Bendras vanduo 21,936 kg/s arba 78,97 t/val.

4.6 Jungiamųjų detalių skersmens nustatymas

Vamzdžių jungiamųjų detalių prijungimas prie aparato, taip pat proceso vamzdynai, skirti tiekti ir išleisti įvairius skystus ir dujinius produktus, atliekami naudojant jungiamąsias detales arba vandens vamzdžius, kurie gali būti nuimami arba nuolatiniai. Priklausomai nuo remonto sąlygų, dažniau naudojamos įvairios jungtys (flanšinės jungiamosios detalės).

Plieninės flanšinės jungiamosios detalės yra standartizuotos ir gaminamos iš vamzdžių su prie jų privirintais flanšais arba kaltiniais kartu su flanšais. Priklausomai nuo sienų storio, jungiamieji vamzdžiai gali būti plonasieniai arba storasieniai, o tai atsiranda dėl poreikio sutvirtinti aparato sienelėje esančią skylę skirtingo sienelių storio vamzdžiu.

Jungiamųjų detalių skersmenis nustatome pagal skysčio Q arba garų tūrinį srautą ir rekomenduojamą greitį w.

Maitinimas į koloną tiekiamas siurbliu (priverstinis judėjimas:), imame 1,5 m/s. Reflukso, dugno skysčio ir dugno likučių srautas gravitacijos būdu (), imame 0,3 m/s. Garams imame 30 m/s.

4.6.1 Armatūros, skirtos įvesties į tiekimo kolonėlę, skersmuo:

Esant tiekimo temperatūrai =80,1 0C randame žinynuose

Galios tankis:

0,00138 m?/kg

720,693 kg/m?.

Tūrinis energijos suvartojimas:

m/s – skysčio greitis injekcijos metu.

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

4.6.2 Reflukso tiekimo antgalio skersmuo

Refliukso masės srautas

Nustatome NK tankį esant 79 0C viršutinei temperatūrai: .

Tūrinis refliukso srautas:

0,00068 m?/s

m/s – grįžtamojo srauto greitis (gravitacija).

Jungties skersmuo:

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

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

4.6.3 Garų šalinimo iš kolonėlės jungiamosios detalės skersmuo

Garų masės srautas:

Garų tankis:

1,595 kg/m?

Tūrinis garų srautas:

1,126 m?/s

Jungties skersmuo:

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

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

4.6.4 Dugno skysčio pašalinimo iš kolonėlės armatūros skersmuo

Pirmuoju apytiksliu būdu garų ir skysčio moliniai srautai nesikeičia išilgai kolonėlės aukščio (išskyrus tiekimo plokštę, nes į ją tiekiamas pradinis mišinys), nuo tada, kai iš garų kondensuojasi vienas molis VC. , iš skysčio išgarinamas vienas molis NC. Jei NC ir VC molinės masės yra artimos, tada masės srautai nesikeičia išilgai kolonėlės aukščio. Priešingu atveju skysčio masės srautas tiekimo plokštėje gali labai skirtis nuo dugno skysčio srauto greičio.

Vidutinė maisto molinė masė:

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

Molinis energijos suvartojimas:

0,035 kmol/s

Refliukso molinis suvartojimas:

0,0109 kmol/s

Molinis dugno skysčio suvartojimas:

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

Dugno skysčio masės srautas:

0,0459 142,29 = 6,531 kg/s Dugno skysčio tankis yra maždaug lygus:

88,50C.

Dugno skysčio tūrinis srautas:

0,0098 m?/s

m/s – nejudantis skystis teka gravitacijos būdu.

Jungties skersmuo:

d = = = 0,198 m arba d = 198 mm

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

4.6.5 Dugno išleidimo angos jungiamosios detalės skersmuo

Apatinio likučio tūrinis srautas:

94,80C.

0,0018 m?/s

Jungties skersmuo:

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

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

4.6.6 Garų ir skysčio mišinio į kolonėlės kubą įvedimo armatūros skersmuo

Garų ir skysčio mišinio masės srautas

6,531- = 5,323 kg/s

Garų tankis:

Absoliutus slėgis kolonėlės kube

Barometrinis slėgis;

P – bendra visų plokščių hidraulinė varža; ?Р =15368,5 Pa;

Normalus slėgis, = 1 atm;

101325 + 15368,5 = 116693,5 Pa.

5,525 kg/m?

Darome prielaidą, kad esant ribai, katile išgaruoja visa skystoji fazė.

Garų ir skysčio mišinio tūrinis srautas (riboje):

0,963 m?/s

Jungties skersmuo:

d = = = 0,202 m arba d = 202 mm

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

4.6.7 Elektrinio šildytuvo prijungimo skersmuo

Garų tankis esant 4 atm absoliučiam slėgiui. = 2,12 kg/m?.

Tūrinis garų srautas:

0,098 m?/s

40 m/s – garo judėjimo greitis.

Jungties skersmuo:

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

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

4.6.8 Katilo prijungimo skersmuo

Tūrinis garų srautas:

0,354 m?/s

Jungties skersmuo:

d = = = 0,106 m arba d = 106 mm

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

4.6.9 Reflukso kondensatoriaus jungties skersmuo

Imame vandens tankį = 1000kg/m?

Tūrinis vandens srautas:

Jungties skersmuo:

d = = = 0,121 m arba d = 121 mm

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

4.6.10 Distiliato aušintuvo jungties skersmuo

0,002406 m?/s

Jungties skersmuo:

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

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

4.6.11 Dugno aušintuvo jungiamosios detalės skersmuo

0,00217 m?/s

Jungties skersmuo:

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

Pasirinkite standartinį jungiamosios detalės skersmenį pagal 10.2 lentelę

5. Standartinių dalių parinkimas

5.1 Armatūra

Vamzdžių jungiamųjų detalių prijungimas prie aparato, taip pat proceso vamzdynai, skirti tiekti ir išleisti įvairius skystus ar dujinius produktus, atliekami naudojant jungiamąsias detales arba įleidimo vamzdžius, kurie gali būti nuimami arba nuolatiniai. Dėl remontuojamumo sąlygų dažniau naudojamos nuimamos jungtys (flanšinės jungiamosios detalės).

Plieninės flanšinės jungiamosios detalės yra standartizuotos ir yra vamzdžių jungiamosios detalės su flanšais, privirintais prie jų arba kaltiniais kartu su flanšais. Priklausomai nuo sienų storio, jungiamieji vamzdžiai gali būti plonasieniai arba storasieniai, o tai atsiranda dėl poreikio sutvirtinti aparato sienelėje esančią skylę skirtingo sienelių storio vamzdžiu.

Standartinių plieninių privirinamų flanšinių jungiamųjų detalių konstrukcija: su privirintu plokščiu flanšu ir plonasieniu vamzdžiu

Pagrindiniai vamzdžių matmenys, standartiniai plieniniai flanšai, plonasienės jungiamosios detalės ties.

5.2 Įrenginio palaikymas

Cheminių aparatų montavimas ant pamatų ar specialiai laikančių konstrukcijų dažniausiai atliekamas atramų pagalba. Tiesiogiai ant pamatų montuojami tik įrenginiai plokščiu dugnu.

Priklausomai nuo įrenginio veikimo padėties, yra atramos vertikaliems įrenginiams ir atramos horizontaliems įrenginiams. Vertikalūs įrenginiai dažniausiai montuojami arba ant stelažų, kai jie yra patalpoje žemiau, arba ant pakabinamų kojelių, kai įrenginys pastatomas tarp grindų patalpoje arba ant specialių plieninių konstrukcijų.

Standartinių cilindrinių atramų, skirtų plieniniams suvirintų kolonų aparatams su išoriniais varžtų stovais, projektavimas.

Atramą parenkame pagal skersmenį.

Pagrindiniai kolonų aparatų cilindrinių atramų matmenys

5.3 Flanšai

Cheminiuose aparatuose flanšinės jungtys, daugiausia apvalios, naudojamos nuimamiems plieninių korpusų ir atskirų dalių sujungimams. Vamzdžiai, jungiamosios detalės ir kt. sujungiami su įtaisais ant flanšų. Flanšinės jungtys turi būti tvirtos, standžios, sandarios, prieinamos surinkimui, išmontavimui ir remontui. Flanšinės jungtys yra standartizuotos vamzdžiams ir vamzdžių jungiamosioms detalėms bei atskirai aparatams.

Standartinių plieninių plokščių suvirintų vamzdžių ir vamzdžių jungiamųjų detalių flanšų projektavimas

Standartinių plieninių plokščių suvirintų prietaisų flanšų su lygiu sandarinimo paviršiumi konstrukcija

Vamzdžių ir vamzdžių jungiamųjų detalių flanšai yra plieniniai plokščiai suvirinti su jungiamąja iškyša ties.

Prietaisų flanšai yra plieniniai plokščiai suvirinti.

Dugnas yra vienas iš pagrindinių cheminio aparato elementų. Tiek horizontalių, tiek vertikalių įtaisų cilindriniai visiškai suvirinti korpusai iš abiejų pusių apriboti dugnais. Dugno formos yra elipsės, pusrutulio formos, sferinio segmento formos, kūginės ir cilindrinės. Labiausiai paplitusi forma yra elipsė. Jie gaminami karšto štampavimo būdu iš plokščių apvalių ruošinių, susidedančių iš vienos ar kelių tarpusavyje suvirintų dalių.

Elipsinio flanšinio dugno konstrukcija (7.1 pav., a)

Prietaiso skersmuo D=1000 mm.

Elipsinių flanšinių dugnų su vidiniu pagrindo skersmeniu matmenys

6. Saugos priemonės ir bendra informacija apie mišinio komponentus

Gamybos įranga. Bendrieji saugos reikalavimai.

1. Gamybos įrangos konstrukcijos medžiagos visais nurodytais darbo režimais ir numatytomis eksploatavimo sąlygomis neturi daryti pavojingo ir kenksmingo poveikio žmogaus organizmui, taip pat kelti gaisro ir sprogimo pavojaus.

2. Projektuojant gamybinę įrangą, visais numatytais darbo režimais turi būti išvengta dalių ir surinkimo mazgų apkrovų, galinčių sukelti sunaikinimą, keliantį pavojų darbuotojams.

3. Projektuojant gamybos įrangą ir atskiras jos dalis, turi būti pašalinta galimybė jiems nukristi, apvirsti ir savaime pasislinkti.

4. Gamybos įrangos dalys (įskaitant hidraulinių, garo, pneumatinių sistemų vamzdynus, apsauginius vožtuvus, kabelius ir kt.), kurių mechaniniai pažeidimai gali sukelti pavojų, turi būti apsaugotos tvoromis arba išdėstytos taip, kad jų netyčia nepažeistų darbuotojų ar priežiūros priemonių.

5. Gamybos įranga turi būti atspari ugniai ir sprogimui numatytomis eksploatavimo sąlygomis.

6. Elektros energija varomų gamybos įrenginių projekte turi būti įtaisai (priemonės), užtikrinantys elektros saugą: aptvarai, įžeminimas, įžeminimas, įtampingųjų dalių izoliacija.

7. Gamybos įranga turi būti suprojektuota, kad būtų pašalintas pavojus, kylantis dėl eksploatacijos metu aptaškančių karštų ir apdorojamų bei (ar) naudojamų medžiagų.

8. Valdymo sistema turi užtikrinti patikimą ir saugų jos veikimą visais numatytais gamybinės įrangos darbo režimais ir esant visoms eksploatavimo sąlygų sąlygoms išoriniams poveikiams. Kontrolės sistema turi užkirsti kelią pavojingų situacijų atsiradimui dėl darbuotojo (-ių) kontrolės veiksmų sekos pažeidimo.

Eksploatuojant distiliavimo kolonėlę, reikia laikytis šių saugos taisyklių:

1. Prieš paleidžiant distiliavimo kolonėlę reikia patikrinti ir atlikti slėgio stiprumo bandymą; buvo patikrintas visų susijusių aparatų ir vamzdynų tinkamumas eksploatuoti ir parengtis eksploatuoti, prietaisų, temperatūros ir slėgio reguliatorių kolonoje, skysčių lygio matuoklių apatinėje kolonos dalyje, rektifikato imtuvų, likučių konteinerių tinkamumas naudoti.

2. Distiliavimo įrenginio paleidimas turi būti atliekamas griežtai nustatyta seka, kuri turi būti nurodyta proceso instrukcijose.

3. Eksploatuojant distiliavimo kolonėles, būtina nuolat stebėti proceso parametrus ir įrangos tinkamumą naudoti.

4. Žiemą atvirose instaliacijose, ne rečiau kaip kartą per pamainą, būtina patikrinti kolonų, gaminių vamzdynų, vandentiekio linijų būklę, drenažo atšakas ant garo vamzdynų ir aparatų, drenažo linijas ir kt. Šiuo laikotarpiu reikia užtikrinti nuolatinį skysčių judėjimą komunikacijose (ypač su vandeniu), kad būtų išvengta jų plyšimo. Išleidimo ir drenažo linijos, taip pat pavojingiausios vietos vandens, šarmų ir kitų užšalimo skysčių tiekimui turi būti izoliuotos.

5. Būtina užtikrinti, kad pažeistos distiliavimo kolonų ir jų atramų šilumos izoliacijos vietos būtų laiku ištaisytos. Šilumos izoliacija turi būti švari, geros būklės ir pagaminta taip, kad nuotėkis negalėtų sukelti paslėptų skysčio srautų per kūną.

6. Nustačius nesandarumus distiliavimo kolonėlėse, šilumokaičiuose ir kituose aparatuose, į nuotėkio vietas būtina tiekti vandens garus arba azotą, kad būtų išvengta galimo užsidegimo ar sprogios koncentracijos mišinių susidarymo.

8. Dirbtuvėse ir atvirose distiliavimo bei absorbcijos gamyklose būtina patikrinti pirminių gaisro gesinimo priemonių prieinamumą ir esamų stacionarių arba pusiau nuolatinių gaisro gesinimo sistemų tinkamumą naudoti.

Pradinio mišinio komponentai.

Dekanas yra bespalvis, degus skystis, turintis silpną benzino kvapą. Dekanas netirpsta vandenyje, mažai tirpsta etanolyje ir gerai tirpsta nepoliniuose tirpikliuose. Pliūpsnio temperatūra 47 C, savaiminio užsidegimo temperatūra 208 C?

Dekanas priklauso sočiųjų angliavandenilių klasei. Chemiškai inertiškiausi tarp organinių junginių, sotieji angliavandeniliai kartu yra ir galingiausi vaistai. Praktikoje sočiųjų angliavandenilių poveikį susilpnina nežymus jų tirpumas vandenyje ir kraujyje, todėl pavojingoms koncentracijoms kraujyje susidaryti reikalinga didelė koncentracija ore. Toksinis poveikis: turi narkotinį poveikį dėl didelio lipofiliškumo.

Didžiausia leistina dekano garų koncentracija darbo zonos ore yra 300 mg/m?. Ūminio poveikio sąlygomis gali pasireikšti stuporas, galvos skausmas, pykinimas, vėmimas ir lėtas pulsas. Apsinuodijus reikia skambinti

skubi medicinos pagalba. Išneškite nukentėjusįjį iš užterštos vietos į gryną orą ir pasirūpinkite poilsiu.

Individuali apsauga. Tinka mažoms koncentracijoms

Filtruojančios pramoninės A klasės dujokaukės. Labai didelės koncentracijos – izoliacinės žarnos dujokaukės su priverstiniu oro tiekimu. Esant ilgalaikiam sąlyčiui, odos apsauga: pirštinės,

akių apsaugai turi būti naudojamos prijuostės su nepralaidžia danga; Prevencinės priemonės. Įrenginių ir komunikacijų sandarinimas, tinkamas patalpų vėdinimas. Dirbant darbus, susijusius su dekano ir kitų sočiųjų angliavandenilių išsiskyrimu, būtina kartą per 12 mėnesių tikrintis darbuotojus.

Etilo alkoholis (etanolis, metilkarbinolis) yra degus, bespalvis, būdingo kvapo skystis, bet kokiomis proporcijomis maišomas su vandeniu ir daugeliu organinių tirpiklių. Pliūpsnio temperatūra 13 C, užsidegimo temperatūra 365 C.

Etanolis naudojamas daugelio organinių junginių sintezei, SC gamybai Lebedevo metodu, alkoholio ir degtinės bei alaus pramonėje, kaip lako tirpiklis, ekstrahavimui ir kt.

Didžiausia leistina etilo alkoholio garų koncentracija darbo zonos ore yra 1000 mg/m?. Bendras veikimo pobūdis: vaistas, kuris pirmiausia sukelia susijaudinimą, o paskui paralyžiuoja centrinę nervų sistemą. Žmogaus organizme etanolis paverčiamas acetaldehidu ir acto rūgštimi, dėl kurių daroma toksiška žala visiems organams ir audiniams. Ilgai vartojant dideles dozes, jis gali sukelti sunkias organines nervų sistemos, kepenų, širdies ir kraujagyslių sistemos bei virškinamojo trakto ligas. . Ūmus apsinuodijimas etilo alkoholio garais darbe (neprarijus) praktiškai mažai tikėtinas, net ir turint omenyje, kad visas įkvėptas alkoholis lieka organizme. Lėtinio apsinuodijimo etilo alkoholio garais atvejai nežinomi.

Grynas etanolis sukelia darbuotojų odos džiūvimą, o kartais ir įtrūkimų susidarymą.

Apsinuodijimo požymiai: emocinis nestabilumas, sutrikusi judesių koordinacija, paraudusi veido oda, pykinimas ir vėmimas, kvėpavimo slopinimas ir sąmonės sutrikimas (sunkiais atvejais).

Apsinuodijus etilo alkoholiu, būtina kviesti greitosios medicinos pagalbos komandą. Jei nukentėjusysis yra sąmoningas, bet turi stiprų silpnumą, mieguistumą ir mieguistumą, prieš atvykstant gydytojui galite leisti jam pauostyti amoniake suvilgytą vatos tamponėlį ir išskalauti skrandį. Norint išplauti skrandį, reikia išgerti 1–1,5 litro vandens, pridedant kepimo sodos (1 arbatinis šaukštelis sodos 1 litrui vandens), po to reikia sukelti dusulio refleksą. Galite pakartoti procedūrą kelis kartus. Tada nukentėjusįjį reikia sušildyti, nes alkoholis plečia paviršinius odos kraujagysles, o tai padeda greitai atvėsti. Jam rekomenduojama duoti stiprios arbatos ar kavos. Jei yra aktyvintos anglies tabletėmis, aukai galite duoti iki 20 tablečių.

Asmeninė apsauga. Atsargi kvėpavimo takų apsauga. Filtruojančios pramoninės dujokaukės, A klasės, naudojimas. Odos (apranga, apsauginės pirštinės) ir akių (kaukės, akiniai) apsauga.

Prevencinės priemonės: įrenginių ir komunikacijų sandarinimas, etilo alkoholio neprieinamumas, švietėjiškas darbas, tinkamas patalpų vėdinimas.

Priešgaisrinės saugos priemonės. Pradinio mišinio komponentai (dekanas, etilo alkoholis) yra degūs skysčiai. Cisternos, technologinė įranga, vamzdynai ir drenažo bei pakrovimo įrenginiai, susiję su etilo alkoholio ir dekano priėmimu, laikymu ir judėjimu, turi būti apsaugoti nuo statinės elektros. Elektros įranga turi būti atspari sprogimui. Gesinimo medžiagos: smėlis, asbesto antklodė, anglies dioksido gesintuvai. .

7. Literatūros sąrašas

1. Koganas V.E., Fridmanas V.M., Kafarovas V.V. Pusiausvyra tarp skysčio ir garų. Katalogas. Knyga 1-2. M.; L.: Nauka, 1966. -786 p.

2. Pavlovas K.F., Romankovas P.G., Noskovas A.A. PACT kurso pavyzdžiai ir užduotys. L.: Chemija, 1987-.576 p.

3. Ramm V.M. Dujų absorbcija. M.: Chemija, 1976.-655 p.

4. Pagrindinių naftos perdirbimo procesų ir aparatų skaičiavimas / Red. Sudakova. Katalogas. M.: Chemija, 1979.-568 p.

5. Pagrindiniai chemijos technologijos procesai ir aparatai / Red. Yu.I. Dytnerskis. Dizaino vadovas. M.: Chemija, 1991-496 m.

6. Aleksandrovas I.A. Rektifikavimo ir absorbcijos įtaisai. M.: Chemija, 1978.-280 p.

7. Chemiko vadovas. II tomas Pagrindinės neorganinių ir organinių junginių savybės. L., M.: Chemija, 1964.-1168 p.

8. Vargaftik N.B. Dujų ir skysčių termofizinių savybių vadovas. M.: Nauka, 1972-720 m.

9. Tipiniai kolonų įrenginiai: vadovas, Kazanė, 1982.-20 p.

10. Uriadovas V.G., Aristovas N.V., Kurdiukovas A.I. „Struktūros ir nuosavybės“ santykis. IV dalis. Topologinis požiūris į organinių junginių paviršiaus įtempimą apibūdinti., 2002.-77 p.

11. Laščinskis A.A. Suvirintų cheminių aparatų projektavimas. Katalogas. L.: Mechanikos inžinerija, 1981.-382 p.

12. Skoblo A.I., Tregubova I.A., Molokanov Yu.K. Naftos perdirbimo ir naftos chemijos pramonės procesai ir įrenginiai M.: Chemija, 1982.-584

13. Kenksmingos medžiagos pramonėje. Katalogas. T I Organinės medžiagos / Red. N.V. Lazarevas. L.: Chemija, 1976-538p.

14. Laščinskis A.A., Tolčinskis A.R. Cheminės įrangos projektavimo ir skaičiavimo pagrindai. Katalogas. L.: Mechanikos inžinerija, 1970-752.

15. VNE 5-79 PPBO - 103 -79 Chemijos pramonės įmonių veiklos priešgaisrinės saugos taisyklės, 322 p.

16. Naftos chemiko vadovas 1 tomas./Red. Ogorodnikova S.K. M.: 1978 - 496 p.

Paskelbta Allbest.ru

Panašūs dokumentai

Garų greičio ir kolonėlės skersmens, padėklų skaičiaus ir kolonėlės aukščio nustatymas. Hidraulinis plokščių skaičiavimas. Kolonėlės terminis skaičiavimas. Šilumokaičio konstrukcijos pasirinkimas. Šilumos perdavimo koeficiento vandeniui nustatymas. Distiliato šaldytuvo apskaičiavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2016-07-01


Nepertraukiamos distiliavimo kolonėlės, skirtos atskirti dvejetainį acetono ir vandens mišinį, apskaičiavimas. Stulpelių medžiagų balansas. Garo greitis ir kolonėlės skersmuo. Hidraulinis plokščių skaičiavimas, jų skaičiaus ir kolonos aukščio nustatymas. Įrenginio terminis skaičiavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2011-02-05


Rektifikavimas kaip skystų mišinių atskyrimo būdas pramonėje. Stulpelio matmenų nustatymas. Hidraulinis plokščių ir slėgio kube skaičiavimas. Siurblio, žaliavos šildytuvo, grįžtamojo kondensatoriaus ir katilo skaičiavimas. Kolonos terminis ir medžiagų balansas.

kursinis darbas, pridėtas 2015-02-07


Kolonėlės medžiagų balansas ir darbinis refliukso santykis. Vidutiniai skysčio masės srautai kolonėlės viršuje ir apačioje. Garų ir skysčio tūrinis srautas. Hidraulinis distiliavimo kolonėlės skaičiavimas. Montavimo ir jungiamųjų detalių terminis skaičiavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2015-05-04


Ištaisymo proceso charakteristikos. Heksano-tolueno mišinio atskyrimo distiliavimo įrenginio technologinė schema. Stulpelių medžiagų balansas. Hidraulinis plokščių skaičiavimas. Plokščių skaičiaus ir kolonos aukščio nustatymas. Įrenginio terminis skaičiavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2014-12-17


Periodinis dvejetainių mišinių rektifikavimas. Nuolat veikiantys distiliavimo įrenginiai, skirti dvejetainiams mišiniams atskirti. Dugno aušintuvo apskaičiavimas, skysčio dujų-skysčio sluoksnio aukštis. Garų greičio ir kolonėlės skersmens nustatymas.

kursinis darbas, pridėtas 2011-08-20


Garų greičio nustatymas ir distiliavimo kolonėlės skersmens apskaičiavimas. Garų ir skysčio izobaro kreivių sudarymas, sočiųjų garų diagramos priklausomybė nuo temperatūros, izobaro konstrukcija. Kondensatoriaus-šaldytuvo, jungiamųjų detalių ir katilo skersmens skaičiavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2015-09-25


Nepertraukiamo distiliavimo kolonėlė su sieto padėklais, medžiagų balanso skaičiavimas. Distiliato, dugno ir molinių pašarų suvartojimas. Hidraulinis plokščių skaičiavimas. Plokščių skaičius ir kolonos aukštis. Skysčio kelio ilgis ant plokštelės.

testas, pridėtas 2009-03-15


Rektifikavimo proceso technologiniai pagrindai, etapai ir principai. Minimalaus padėklų skaičiaus, grįžtamojo srauto santykio ir kolonėlės skersmens nustatymas. Instaliacijos terminis ir konstrukcinis-mechaninis skaičiavimas. Šilumos izoliacijos skaičiavimas. Procesų automatizavimas.

kursinis darbas, pridėtas 2015-12-16


Rektifikavimo proceso medžiagų balansas. Reflukso santykio, garų greičio ir kolonėlės skersmens apskaičiavimas. Terminis distiliavimo kolonėlės skaičiavimas. Įrangos skaičiavimas: boileris, refliuksinis kondensatorius, šaldytuvai, šildytuvas. Dujotiekio skersmenų skaičiavimas.

1.5 Distiliavimo kolonėlės pagrindinių geometrinių matmenų nustatymas

Garo greitis turi būti mažesnis už tam tikrą ribinę vertę ωpre, nuo kurios prasideda purslų įtraukimas. Sietų lėkštėms.

Garo greičio ω ribinė vertė nustatoma pagal grafiką.

Priimame atstumą tarp plokščių H = 0,3 m, nes

,

,

todėl viršutinei stulpelio daliai m/s, apatinei stulpelio daliai m/s. Pakeitę duomenis į (1.25), gauname:

Kolonėlės skersmuo Dk nustatomas priklausomai nuo garų, kylančių per kolonėlę, greičio ir kiekio:

, (1.26)

Tada kolonėlės skersmuo yra:

Garų greitis kolonoje:

TSB-II plokštės pasirinkimas

Skylės skersmuo d 0 =4 mm.

Drenažo pertvaros aukštis h p =40 mm.

Kolonos aparatas D k = 1600 mm – vidinis kolonos skersmuo

F k =2,0 m 2 – kolonos skerspjūvio plotas

Stulpelio aukščio skaičiavimas

Lėkštelės stulpelio aukštį nustatome pagal lygtį:

H 1 =(n-1)H – stulpelio plokštelinės dalies aukštis;

h 1 – kolonos separatoriaus dalies aukštis mm., h 1 =1000 mm pagal 2 lentelę;

h 2 – atstumas nuo dugno plokštės iki dugno, mm., h 2 =2000 mm stalas2;

n – plokščių skaičius;

H – atstumas tarp plokščių.

Norėdami nustatyti stulpelio plokštės dalies aukštį, naudosime faktinį plokščių skaičių, apskaičiuotą 1.4 punkte:

Pagal išraišką (1.27) stulpelio aukštis lygus:

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

1.6 Kolonos hidraulinio pasipriešinimo skaičiavimas

Stulpelio viršuje ir apačioje esančios plokštės hidraulinės varžos skaičiavimas

kur yra sausos plokštės varža, Pa; - atsparumas dėl paviršiaus įtempimo jėgų, Pa; - garų-skysčio sluoksnio atsparumas plokštelei, Pa.

a) Stulpelio viršuje.

Atsparumas sausai plokštelei

(1.29)

čia ξ – sausų plokščių varžos koeficientas, sieto plokštelei ξ=1,82;

ω 0 – garo greitis plokštės angose:

, (1.30)

Skysčio ir dujų tankis apibrėžiamas kaip vidutinis skysčio ir dujų tankis atitinkamai viršutinėje ir apatinėje kolonėlės dalyse:

, (1.31)

kg/m3.

Todėl sausos plokštės hidraulinis pasipriešinimas yra:

Pa.

Atsparumas dėl paviršiaus įtempimo jėgų

čia σ=20*10 -3 N/m – skysčio paviršiaus įtempis; d 0 =0,004 m - plyšio ekvivalentinis skersmuo.

Pa.

Dujų-skysčio sluoksnio varža laikoma lygi:

kur h pzh – garų-skysčio sluoksnio aukštis, m; ; k – putų tankio ir gryno skysčio tankio santykis, imkime k=0,5; h yra skysčio lygio aukštis virš nutekėjimo slenksčio, m Pagal 3 lentelę h = 0,01 m.

Pakeitę gautas reikšmes, gauname hidraulinį pasipriešinimą:

Visų kolonų plokščių atsparumas:

kur n yra plokščių skaičius.

Tada: 2.2 Hidraulinis aparato užpildytos kolonėlės skaičiavimas, garų darbinis greitis priklauso nuo daugelio veiksnių ir dažniausiai atliekamas techniniu ir ekonominiu skaičiavimu kiekvienam konkrečiam procesui. Distiliavimo kolonėlių, veikiančių plėvelės režimu esant atmosferos slėgiui, veikimo greitis gali būti 20 % mažesnis nei užtvindymo greitis: (26) kur...

Jie daugiausia naudojami alkoholiui ir skystam orui rektifikuoti (deguonies įrenginiai). Siekiant padidinti efektyvumą sietų padėkluose (kaip burbulinio tipo padėkliuose) jie sukuria ilgesnį skysčio ir garų kontaktą. 2. Distiliavimo kolonėlių skaičiavimo teoriniai pagrindai Yra du pagrindiniai distiliavimo kolonėlių veikimo analizės ir skaičiavimo metodai: grafinis-analitinis (...

Apskaičiuokime pagrindinių jungiamųjų detalių, per kurias praeina žinomo dydžio medžiagų srautai, skersmenis, būtent: pradinio mišinio padavimo jungtis, garų išleidimo iš kolonėlės jungiamąsias detales, dugno išleidimo angos jungiamąsias detales.

Nepriklausomai nuo jungiamosios detalės paskirties, jos skersmuo apskaičiuojamas pagal srauto lygtį:

čia V – terpės tūrinis srautas per jungiamąją detalę, m 3 /s; - terpės judėjimo armatūroje greitis, m/s;

Pradinė mišinio tiekimo jungtis

Imant XF =1,5m/s, gauname:

Maistinių medžiagų mišinio judėjimo armatūroje greitis:

Reflukso tiekimo jungtis:

Imame XR = 1,0 m/s,

Standartinis vamzdžio dydis jungiamosios detalės gamybai pagal GOST 9941-62 yra 70x3 (vidinis skersmuo d in = 70-3 2 = 64 mm).

Skreplių judėjimo greitis armatūroje:

Apatinė likučių išleidimo anga:

vandens tankis.

Mes priimame XW = 0,5 m/s,

Standartinis vamzdžio dydis, skirtas jungties gamybai pagal GOST 9941-62, 95x4 (vidinis skersmuo d in = 95-4 2 = 87 mm = 0,087 m)

Dugnų judėjimo antgalyje greitis:

Garų išėjimas iš kolonėlės:

Nustatome vidutinį garų tankį kolonėlės viršuje ir apačioje:

Imame y = 25 m/s.

Renkamės tiesios siūlės elektra suvirintą plieną GOST10704-81 630x16, kurio vidinis skersmuo d in = 630-16 2 = 598 mm. Todėl garų greitis antgalyje:

Visoms jungiamosioms detalėms pasirenkame standartinius 1 tipo flanšus. Pradinio mišinio tiekimo ir grįžtamojo srauto jungtims pasirenkame flanšą (GOST 1235-54), kurio pagrindiniai matmenys d in = 72mm, D 1 = 130mm, D = 160mm, b = 11mm , D 2 = 110 mm, h = 3 mm, d = 12 mm, n = 8 vnt. PVM jungties flanšas d in =97mm, D 1 =160mm, D=195mm, b=22mm, D 2 =138mm, h=4mm, d=16mm, n=8vnt. Garų išleidimo iš kolonėlės jungiamosios detalės flanšas d = 634 mm, D 1 = 740 mm, D = 770 mm, b = 11 mm, d = 24 mm, n = 20 vnt., (GOST 1255-54) . Sandarinimo medžiaga yra PON klasės paronitas (GOST 481-80).

Hidraulinis skaičiavimas

Hidraulinio skaičiavimo tikslas – nustatyti įvairių vamzdynų atkarpų ir šilumokaičio varžos vertes bei parinkti siurblį, kuris siurbiant etanolį užtikrina tam tikrą srautą ir apskaičiuotą slėgį.

Yra dviejų tipų atsparumas (slėgio praradimas): atsparumas trinčiai (išilgai) h 1 ir vietinis atsparumas h ms.

Norėdami apskaičiuoti galvos nuostolius per ilgį, naudokite Darcy-Weisbach formulę.

čia l – hidraulinės trinties koeficientas;

l yra dujotiekio arba kelio, kuriuo teka aušinimo skystis, ilgis, m;

d - dujotiekio skersmuo, m;

Greičio slėgio koeficientas, m.

Slėgio nuostoliams apskaičiuoti vietinėse varžose naudojama Weisbach formulė:

čia o vietinio pasipriešinimo koeficientas;

Greičio slėgis už vietinės varžos, m.