3.4. Расчёт реактора
Согласно технологической схеме, реакция протекает в реакторе с перемешивающим устройством периодического действия объёмом 5 м3.
Данный реактор снабжён паровой рубашкой для обогрева, патрубками для ввода мазута, жидкой серы и вывода продукта. Необходимо: рассчитать количество реакторов, необходимых для протекания процесса. Суммарный объём реакторов рассчитывается по формуле [25]:
(3.14),
где G – производительность установки по мазуту, ρ – плотность мазута ромашкинской нефти, кг/м3 , τ – время цикла работы пары реакторов, ч.
Ниже приведён цикл работы реакторов (в часах):
Заполнение реакторов сырьём и реакция – 3ч;
Отключение реактора – 10 мин;
Пропаривание – 20 мин;
Выгрузка – 60 мин;
Закрытие люков и испытание паром – 20 мин;
Разогрев реактора водяным паром – 60 мин;
Резервное время – 10 мин;
Итого – 6 ч.
м3
Рассчитаем объём реактора с учётом степени заполнения:
V1=5•0,7=3,5 м3
Количество пар реакторов будет равно:
пары
реакторов.
Объём реактора рассчитывается по формуле, при этом принимаем, что высота реактора равна H=1,5•D:
(3.15)
Отсюда:
м
H=1,6•1,5=2,4 м.
Поскольку мазут является вязкой жидкостью, то для его перемешивания необходима тихоходная мешалка. В аппаратах для перемешивания этих сред необходимо обеспечивать более равномерное распределение скоростей потоков жидкости, преимущественно с ламинарным режимом течения в объеме всего аппарата.
В аппарате используется рамная мешалка с двумя горизонтальными лопастями. Рамная мешалка состоит из двух цилиндрических втулок, к наружным поверхностям которых приварены две плоские радиальные лопасти, на периферии которых установлены по одной плоской профилированной лопасти [26].
Определим диаметр мешалки по формуле:
dм=D-2δ (3.16),
где D – диаметр аппарата, мм; δ – зазор между лопастями мешалки и стенкой аппарата, мм.
Примем δ=50 мм.
dм=1600-2•50=1500 мм
Высота мешалки: h=0,6H (3.17)
h=0,6•2400=1440 мм
Значение критерия Рейнольдса:
(3.18),
где n – частота вращения мешалки, об/с, ρ – плотность смеси мазута и жидкой серы, кг/м3, μ – динамическая вязкость смеси мазута и серы, Па•с.
Примем частоту вращения мешалки равной 0,8 об/с.
Для перевода условной вязкости мазута в динамическую переведём её сначала в кинематическую по формуле [24]:
(3.19),
а затем кинематическую – в динамическую, используя значение плотности.
Таблица 3.3.
Условная вязкость мазута при температурах 80 и 100 0С.
ВУ80 |
ВУ100 |
31,8 |
11,2 |
Для получения значений условной вязкости при температуре 200 0С используем номограмму. По данной номограмме получим:
ВУ200=1,4.
Тогда кинематическая вязкость при этой температуре будет равна:
ν200=5,7 сСт=5,7•10-6м2/с
Динамическая вязкость мазута будет равна:
μ=5,7•10-6•892,2=5,085•10-3 Па•с.
Динамическая вязкость жидкой серы при 200 0С – 21,5 Па•с.
Динамическая вязкость смеси мазута и серы определится по формуле:
(3.20),
где μ1, μ2 – вязкости мазута и серы; x1,x2 – мольные доли.
Плотность смеси мазута с серой равна 1416,7 кг/м3.
Значение критерия Рейнольдса:
режим
– ламинарный.
Для рамной мешалки с двумя горизонтальными лопастями критерий мощности рассчитывается по формуле:
kN=12Re0,77(h/dм) (3.21)
Мощность, затрачиваемая на перемешивание:
(3.22)
Мощность электропривода рассчитываем по формуле:
(3.23)
(3.24)
