Технологические расчеты канифольно-терпентинного производства Методические указания к курсовому и дипломному проектированию для студентов бакалавриата направления подготовки 18.03.01Химическая технология всех форм обучения

5.3.Ловушка грязевая

На з н а ч е н и е : сбор грязевого отстоя и отделение от него воды.

Ловушка представляет собой стальной цементированный аппарат прямоугольной формы с перегородками внутри. (V = 30 м3, высота H = 2000 мм, длина 6000 мм, ширина 2550 мм).

5.4.Реактор-промыватель

На з н а ч е н и е : служит для отмывки отстоявшейся живицы, кг/ч, от минеральных кислот, представляет собой цилиндрическую емкость с ме-

шалкой из кислотоупорной стали. Объем аппарата составляет, м3

где 1,1 – коэффициент, учитывающий 10 % количества воды, поступающей на промывку живицы; G – количество отстоявшейся живицы, кг/ч; ж – плотность живицы при 80 С, кг/м3; 0,8 – коэффициент заполнения реактора.

5.5. Порядок расчета подогревателя живицы

Порядок расчета подогревателя живицы, поступающей на канифолеварочную колонну, сводится к определению поверхности нагрева живицы (терпентина) от tн = 80 °С до tк = 160 °С, т. е. до температуры в колонне.

Используя основное уравнение теплопередачи

Qн = G∙(tк–tн) кДж/м

1,1 – коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду.

На обогрев теплообменника принимается водяной пар давлением 800 кПа. По параметрам греющего пара и начальной и конечной температурам терпентина вычисляется tср, коэффициент теплопередачи «К» принять согласно задачнику по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» [3].

21

5.6. Порядок расчета канифолеварочной колонны

Порядок расчета канифолеварочной колонны сводится к определению расхода острого пара, потребляемого для отдувания скипидара от канифоли.

Согласно уравнению Ван-Клина, отношение масс перегоняемых жидкостей равно отношению произведений молекулярных масс на парциальное давление паров этих жидкостей при температуре кипения смеси:

В зависимости от остаточного давления в системе величина этого отношения в системе меняется. Так как канифоль, присутствующая в терпентине, понижает упругость паров скипидара, то при остаточном содержании скипидара в канифоли ниже 2–3 % расход водяного острого пара резко возрастает. Это ведет к увеличению сточных вод. Чтобы избежать этого, можно вести процесс отдувки скипидара при пониженном давлении, т. е. при глубоком вакууме 20 кПа или при повышенных температурах порядка

160–175 °С.

На наших заводах пользуются втором способом. Расход пара в этом случае составляет порядка 2 кг паров воды на 1кг отгоняемого скипидара.

Из материального баланса следует, что на канифолеварочную колонну поступает

Тогда, пользуясь уравнением расхода

определим диаметр колонны

так как

где Vc – общий объем паров воды и скипидара, уходящих из колонны, м3/с; wn – скорость движения паров в полном сечении колонны, м/с (обычно она меняется в пределах 0,3–0,7 м/с в зависимости от остаточного давления в системе.

22

На основании уравнения Клапейрона определяем объем паров:

где А, Б – массы скипидара и воды, кг/ч; Мск = 136, Мв =18 – молекулярные массы скипидара и воды соответственно; t = 160 – 175 °С – температура паров в колонне; Р0 – атмосферное давление, кПа; Р – давление в колонне, кПа.

Описание колонны (рис. 4) приведено в учебнике [1].

Рис. 4. Тарельчатая канифолеварочная колонна:

а – общий вид; б – переливное устройство; 1 – ситчатая тарелка; 2 – змеевик; 3 – колпачковая тарелка; 4 – центробежный каплеуловитель; 5 – барбатер; 6 – переливной стакан; 7 – гидрозатвор; 8 – желоб

23

5.7. Расчет дефлегматора

Назначение дефлегматора – отбор тепла у перегретых паров летучей фракции скипидара и воды и частичной конденсации тяжелокипящей фракции скипидара.

В качестве дефлегматора используют обычные кожухотрубные теплообменники.

Принцип расчета сводится к определению поверхности двухзонного теплообменника.

I зона – отбор тепла у перегретых паров

Qн = (А+Б)∙Сн∙(160–95) кДж/ч,

где Сн – теплоемкость паров воды и скипидара (можно принять за 2,1 кДж/кг). Количество конденсировавшихся паров в дефлегматоре обычно со-

ставляет 10 % от общего количества, тогда

5.8. Расчет конденсатора-холодильника

Расчет проводится по общепринятым методам. Нужно учесть, что после дефлегматора в конденсатор-холодильник поступает 0,9∙(А+Б) количество паров; при расчете физико-химические константы можно брать из справочника [4; 5].

5.9. Расчет флорентины

Флорентина (рис. 5) по технологии установлена на стадии плавления живицы для улавливания и разделения скипидара и воды на стадии уваривания канифоли.

24

Высоту флорентины примем за Hср – она равна двум диаметрам Dф, получим

Высота слоя скипидара

ск

1

высота слоя воды

2

Общая высота слоя жидкости во флорентине составит h1+h2 (м), на котором и будет отвод скипидара.

Уровень слива трубки для воды (м):

Аналогичный расчет проводится и для флорентины, в которой разделяется суммарный скипидар.

Библиографический список

1.Выродов, В. А. Технология лесохимических производств / В. А. Выродов, А. Н. Кислицын, М. И. Глухарева [и др.]. – Москва: Лесн. пром-сть,

1987. – 352 с.

2.Дёмин, В. А. Технология и оборудование лесохимических производств: учеб. пособие / В. А. Дёмин. – Сыктывкар: СЛИ, 2013. – 119 с.

3.Павлов, К. Ф. Примеры и задачи по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» / К. Ф. Павлов, Г. П. Романков, А. А. Носков. – Ленинград: Химия, 1987. – 573 с.

4.Глухарева, М. И. Справочник лесохимика / М. И. Глухарева, Н. П. Дроздов, С. М. Пилярская [и др.]; отв. за вып. А. М. Чащин. – Москва: Лесн. пром-сть, 1974. – 373 с.

5.Чудинов, С. В. Справочник лесохимика / С. В. Чудинов, А. Н. Трофимов, А. Г. Узлов [и др.]. – Москва: Лесн. пром-сть, 1987. – 272 с.

26

27