1.8. Расчет холодильника битумного (змеевика)
Холодильники на битумных установках используют для регулирования температуры окисления и охлаждения готового продукта перед подачей в резервуар.
Режим охлаждения должен поддерживаться таким, чтобы
температура охлажденного битума была не ниже 180 − 190 °С. Это обеспечивает работоспособность холодильника, а большей степени охлаждения практически не требуется. Надежность работы холодильника повышается, если трубки разогревать не водяным паром, а жидким органическим теплоносителем, рабочая температура
которого достигает 260−280 °С.
используют теплообменники типа «труба в трубе» (поверхность
Тепло экзотермической реакции окисления можно утилизировать, сочетая охлаждение продукта с нагревомИсырья. С этой целью
теплообмена примерно 150 м2); для более полной утилизации тепла и
преждения разгерметизации необходимоДпредусматривать теплокомпенсаторы.
облегчения чистки теплообменника по трубному пространству
следует направлять битум, а по межтрубному − гудрон. Для преду-
приводит к снижениюбэффективностиА работы окислительных аппаратов, так как требуетсяиснижать температуру окисления до 240 – 250 °С (температура, с которой в резервуар поступает продукт, не должна быть Свыше 230 °С; от 250 до 230 °С он охлаждается в
Отсутствие холодильников или теплообменников на установках
трубопроводе за счет тепловых потерь). В связи с этим оснащение битумных установок холодильниками или теплообменниками должно быть практически обязательным [5].
Битум выходит с низа колонны с температурой t1 = 250 °С и охлаждается в холодильнике до температуры t2 = 180 °С:
250 °С → 180 °С
Начальная температура воздуха в холодильнике tнв = 20 °С, конечная температура – tкв = 60 °С:
60 °С ← 20 °С.
Составляем тепловой баланс воздушного холодильника и определяем объем воздуха, необходимого для охлаждения всего
потока битума: |
|
Q=Qбит=Qвозд ; |
(1.54) |
21
|
Qбит=Gбит(I250бит − I180бит ); |
(1.55) |
||
где I250бит, I180бит |
Qвозд=Vв ρв св(tкв −tнв ), |
(1.56) |
||
− энтальпия битума при температуре 250 и 180 °С |
||||
соответсвенно, |
I250бит=528,80 кДж/кг и I180бит=359,05 кДж/кг. |
|
||
Определяем поверхность теплообмена |
|
|||
|
F = |
Q |
, |
(1.57) |
|
k ∆t |
|||
|
|
|
|
|
|
|
ср |
|
|
где k−коэффициент теплопередачи, ккал/(м2 ч К), k=8−12ккал/(м2 ч К); ∆tср − средний суммарный перепад температуры, °С.
∆tср = |
∆tбит − ∆tвозд , |
(1.58) |
|
2 |
|
где ∆tбит− средняя температура битума, °С; ∆tвозд− средняя темпера-
тура воздуха, °С. |
|
|
|
Д |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
∆tбит |
= |
t1 |
+t2 |
; |
И |
(1.59) |
|
|
|
|
|
2 |
||||||
|
|
|
А |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
tв −tв |
|
|
|||
|
|
|
∆tвозд |
= |
к |
н |
. |
|
|
(1.60) |
|
|
|
б |
|
2 |
|
|
|
|
|
По каталогу оборудования вы ирается стандартный охладитель. |
||||||||||
|
С |
1.9. Под ор насосов |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Мощность N, |
потребляемая насосом, определяется по его |
|||||||||
характеристике или |
ирасчетным путем с учётом расхода, температуры, |
|||||||||
плотности и |
вязкости перекачиваемой |
жидкости. Как правило, в |
||||||||
справочных |
данных указывается |
мощность, потребляемая |
насосом |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
. При перекачивании |
|
при перекачивании жидкости с плотностью 1 т/м |
||||||||||
жидкостей, отличающихся по плотности от воды, потребляемая мощность, кВт, определяется по формуле [5]
N=Q H ρ/367 η. |
(1.61) |
После определения мощности, потребляемой насосом, |
|
рассчитывается мощность электропривода |
|
Nэ= k N, |
(1.62) |
где k – коэффициент запаса, который определяется в зависимости от значений потребляемой мощности (табл. 1.7).
22
При выборе насоса необходимо, чтобы область его применения находилась в зоне наибольших значений КПД.
Таблица 1.7
Зависимость коэффициента запаса от значений потребляемой мощности
|
N, кВт |
|
20 |
|
20–50 |
|
50–300 |
|
Выше 300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
1,25 |
|
1,2 |
|
1,15 |
|
1,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Определяется производительность насоса, м3/ч, [12] |
|||||||||
|
|
|
|
|
Q=Gf /ρ14 . |
|
|
(1.63) |
||
где ρ14 – плотность битума, кг/м3. |
исходя из производственных |
|||||||||
|
Подбор насосов осуществляется, |
|||||||||
характеристик |
установки |
|
|
И |
|
|
||||
по производству окисленных битумов, |
||||||||||
технологических |
характеристик процесса и заводских данных по |
|||||||||
каталогу. |
|
|
Д |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Контрольные вопросы и задания |
|
|
|||||
1. |
С какой целью составляется материальный баланс окислительной колонны? |
|||||||||
2. |
Из каких элементов состоит установка для получения битума окислением? |
|||||||||
3. |
Что является исходными даннымиАдля расчёта окислительной колонны? |
|||||||||
4. |
С какой целью составляетсябтепловой аланс окислительной колонны? |
|||||||||
5.Каковы основныеСхарактер ст ки окислительной колонны.?
6.От чего зависит расход воздуха для окисления?
7.На что влияет изменение температуры сырья на входе в колонну?
8.Перечислите режимы окисления.и
23
2.РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ БИТУМОХРАНИЛИЩ
2.1.Основные размеры битумохранилищ
Размеры битумохранилища определяют, исходя из вместимости Q и типа хранилища. Варианты для практических расчётов приведены в прил. 2.
Битумохранилища разных типов состоят, как правило, из двух отсеков: основного и дополнительного (рис. 2.1).
В основном отсеке должен храниться запас битума на 3–7 смен непрерывной работы. Вместимость дополнительного отсека, в свою очередь, должна обеспечить бесперебойную работу
битумонагревательного котла в течение 2–3 часов с учётом суточного |
|||||
расхода. |
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
Рис. 2.1. Схема основных этапов нагрева битума
вбитумохранилище:
1– основной отсек; 2 – дополнительный отсек; 3 – жаровые трубы битумонагревательного агрегата; 4 –
битумонагревательный агрегат; 5 – змеевики нагрева битума в дополнительном отсеке; 6 – змеевики нагрева битума в основном отсеке; t1= 10 °С; t2 = 50 – 60 °С, t3 = 80 – 95 °С; t4= 140 – 150 °С
24