МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра нефтехимии и химической технологии

Домашнее задание

по процессам и аппаратам химической технологии.

«Расчет аппарат с псевдоожиженным слоем зернистого материала».

Выполнил: студ. Гр. ТП-09-01	Н.Ю. Нестерова
Проверил: доц.	Г.К. Зиганшин

УФА 2011

Содержание

Цель работы: рассчитать аппарат с псевдоожиженным слоем зернистого материала, включая циклон, основные гидродинамические характеристики слоя зернистого материала, рассчитать геометрические размеры аппарата и циклона. Рассчитать полное гидравлическое сопротивление системы, включающее в себя сопротивление аппарата со слоем, сопротивление циклона и гидравлическое сопротивление распределительной (опорной) решетки.

Исходные данные

1. Вариант №14;

2. Материал слоя: силикагель;

3. Ситовой состав приведен в таблице 1.

Таблица 1: Гранулометрический состав слоя зернистого материала.

Фракция, мм	0,25-0,50	0,50-1,00	1,00-1,50	1,50-2,00
Содержание, %	12	17	28	43

4. Насыпная плотность силикагеля ρ_нас=650 кг/м³;

5. Кажущаяся плотность частиц ρ_ч=1100 кг/м³;

6. Псевдоожижающий агент: воздух;

7. Температура воздуха: t_возд=145 ⁰С;

8. Число псевдоожижения: K_w=3,7;

9. Производительность: G_т =7,2 т/ч;

10. Среднее время пребывания частиц в аппарате τ₀=100 мин.;

11. Расход воздуха при рабочих условиях V_р=5000м³/ч;

12. Доля живого сечения решетки от диаметра аппарата φ=0,015;

13. Диаметр отверстия решетки d₀=0,8 мм;

14. Толщина решетки δ=2 мм.

Введение

Большое распространение в промышленности и лабораторной практике получили аппараты с неподвижным слоем зернистого материала. Однако за последние 20-30 лет возросло внимание ученых и специалистов к гетерогенным системам с псевдоожиженным слоем зернистого материала, обладающим целым рядом достоинств. В настоящее время свыше семидесяти технологических процессов используют в производственных масштабах технику псевдоожижения, все шире проникающую в такие отрасли промышленности как нефтеперерабатывающая, химическая, металлургическая, пищевая, медицинская, производство строительных материалов, ядерная энергетика и т.п.

Основные достоинства псевдоожиженного слоя: развитая межфазная поверхность, обусловленная малыми размерами частиц, интенсивное перемешивание твердого материала и выравнивание свойств (температур, концентраций и др.) по объёму слоя; интенсивный теплообмен слоя с размещенной в нем поверхностью, простота конструктивного оформления. Основные недостатки псевдоожиженного слоя: истирание и унос частиц (необходимость в ряде случаев весьма сложных улавливающих устройств после аппарата с псевдоожиженным слоем); в ряде случаев недостатком является перемешивание твердого материала и ожижающего агента.

Аппараты с кипящим слоем используются для перемещения и смешивания сыпучих материалов, для проведения процессов обжига, теплообмена, сушки, адсорбции, каталитических и других процессов. Это обусловлено тем, что псевдоожижению подвергаются частицы меньших размеров, чем частицы материалов, находящихся в неподвижном слое. Гидравлическое сопротивление при этом невелико, а уменьшение размеров частиц приводит к увеличению поверхности контакта с потоком и снижает сопротивление диффузии внутри частиц при взаимодействии между твердой и газовой (жидкой) фазами. В результате возрастает скорость протекания многих процессов. Например в адсорберах с кипящим слоем поглотителя в псевдоожиженном слое при прочих равных условиях интенсивность внешнего массопереноса выше, чем в неподвижном слое, вследствие больших скоростей газа, движущегося через слой. Вместе с тем, проведение процесса адсорбции в кипящем слое связано с трудностями выбора механически прочного адсорбента, способного выдержать достаточное число циклов в условиях повышенного истирания при интенсивном перемешивании частиц как в самом аппарате, так и в пневмотранспортных трубах.

Элементами зернистого слоя могут быть шары, таблетки, зерна неправильной формы, округлые гранулы, насадки из кубиков, кольца Рашига, кольца Лессинга, седла Берля и др. Слои, состоящие из частиц одинакового размера, называются монодисперсными. В промышленности большое распространение получили так называемые полидисперсные слои, в которых размер частиц неодинаковый. Более того, почти всегда используются смеси частиц самой разнообразной формы. Природа полидисперсного слоя связана с трудностями изготовления частиц одинаковой формы, а также процессами истирания или обрастания частиц в процессе работы аппарата. Однако наличие мелких частиц предохраняет от истирания более крупные частицы.

В настоящей работе рассмотрен пример расчета аппарата со слоем нейтрального материала (силикагеля), а также рассмотрено влияние методов расчета основных параметров полидисперсного слоя на основные характеристики аппарата (геометрические размеры, скорость движения псевдоожижающего агента, гидравлического сопротивления аппарата).