Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1302 вуза, 5107 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Башкирский Государственный Аграрный Университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

книги из ГПНТБ / Масликов, В. А. Технологическое оборудование производства растительных масел учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
118
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
17.79 Mб
Скачать
☆

ным и внутренним цилиндрами. Двигаясь по этому кольцевому пространству, пары промываются водой, распыливаемой фор­ сунками. Из кольцевого пространства промытые пары снизу вверх направляются во внутренний цилиндр и выводятся из мокрой шротоловушки. Шламовые воды опускаются вниз в ко­ нусную часть ловушки и выводятся из нее через колено.

Техническая характеристика мокрой шротоловушки

Полный объем ловушки,

 

м3. . . .

1,6

 

Примерный расход воды, м3/ч . . .

1

 

Габариты, мм:

 

 

 

 

диаметрХвысота....

 

1110X2200

 

 

Масса, к г ..............................

352

 

 

Стекающие из мокрой шротоловушки шламовые воды содер­

жат некоторое количество бензина, поэтому

они направляются

в рекуператор (для извлечения бензина).

собой

резервуар Т

Рекуператор (рис. VI—50)

представляет

с внутренним диаметром 1000

мм и высотой

1000

мм с прива­

ренными сферическими крышкой и днищем. На крышке 2 имеет­ ся патрубок 3 для подвода шламовых вод, который заканчивает­ ся внутри рекуператора трубой, доходящей почти до дна. На этой же крышке имеется горловина 4 для отвода образующихся паров из рекуператора. С нижней части рекуператора через ко­ лено 5 отводится отработавшая вода.

Высота установки сливного колена определяет уровень сме­ си в рекуператоре. На уровне смеси в рекуператоре имеется люк 6 диаметром 350 мм, в крышку которого вставлен горизонталь­ ный змеевик 7, обогреваемый паром. Следовательно, змеевик находится в верхнем слое смеси. Внизу рекуператора имеется приспособление 8 для ввода острого пара.

Работа рекуператора протекает следующим образом. Шла­ мовые воды по трубе поступают в нижнюю часть аппарата. Здесь вода отделяется от бензина. Бензин как более легкий всплывает вверх, а вода отводится через колено в канализацию.

Так как вверху расположен горизонтальный змеевик, то под­ нимающийся вверх бензин нагревается им и испаряется. Пары бензина и частично воды из рекуператора направляются в паро­ провод, отводящий смесь паров воды и бензина из шнекового ис­ парителя в мокрую шротоловушку.

8. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ПАРОВ РАСТВОРИТЕЛЯ

Все аппараты и емкости с воздушным пространством (водо­ отделитель, мисцеллосборник и др.) имеют патрубки для удале­ ния воздушно-газовой смеси. Эта воздушно-газовая смесь состо­ ит из воздуха и паров бензина. Если воздушно-газовую смесь не обрабатывать, а выпускать в атмосферу, то с ней будет уходить

26*

4 1 1

большое количество бензина, и это заметно увеличит его потерю в процессе производства.

Воздушно-газовая смесь подвергается обработке с целью улавливания бензина, уносимого ею. Для этого применяются специальные установки, называемые дефлегматорами. В этих установках понижается парциальное давление паров бензина, в результате чего он конденсируется.

На некоторых наших заводах вместо дефлегматоров имеются установки для адсорбции и абсорбции бензина адсорбентами и абсорбентами.

Для облегчения работы дефлегматорных колонок перед ними установлен поверхностный конденсатор, через который прохо­ дит вся воздушно-газовая смесь и где отбирается часть бензина.

КОНДЕНСАТОР ВОЗДУШНО-ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Этот конденсатор (рис. VI—51) представляет собой ци­ линдр 1 высотой 1510 мм, в который помещены трубки. Верхняя трубная решетка 2 закрыта металлическим колпаком 3, имеющим

 

патрубок 4 для отвода обрабо­

 

танной воздушно-газовой смеси.

 

К нижней трубной решетке 5 кре­

 

пится другой цилиндр 6 диамет­

 

ром 600 мм

и высотой

1221 мм,

 

который

является сборником кон­

 

денсата

бензиновых

и частично

 

водяных паров. Нижний цилиндр

 

имеет патрубок 7 для подвода

 

воздушно-газовой смеси и мер­

 

ное стекло 8 для наблюдения за

 

уровнем конденсата в нем, а так­

 

же

спускной

штуцер

9 для кон­

 

денсата.

 

конденсатора

проте­

 

 

Работа

 

кает следующим образом.

Холод­

 

ная вода подается в межтрубное

 

пространство, в нижнюю часть

 

верхнего

цилиндра,

а

уходит из

 

него

вверху.

Воздушно-газовая

 

смесь

поступает

в

нижний ци­

 

линдр и затем поднимается вверх

 

по трубкам,

выходя

из верхнего

 

патрубка колпака, закрывающе­

 

го трубчатку. За время прохож­

 

дения

 

воздушно-газовой

смеси

 

по

трубкам

она

охлаждается;

Рис. VI—51. Конденсатор воздуш­

благодаря

этому упругость паров

но-газовой смеси.

бензина снижается и смесь, кото­

4 1 2

рая до этого была насыщена парами бензина, становится пере­ сыщенной. В результате пересыщения смеси часть бензина кон­ денсируется и выпадает из смеси, собираясь в нижнем цилинд­ ре. Воздушно-газовая смесь уходит из конденсатора снова в на­ сыщенном состоянии, но уже при более низкой температуре.

Техническая характеристика конденсатора воздушно-газовой смеси

Поверхность

охлаждения, м 2 . . ,

7,2

Количество труб:

 

всего .......................................................

 

61

в х о д у ..................................................

 

61

Диаметр труб, м м ............................

30/25

Длина труб,

м м .......................................

1500

Габариты, мм

 

 

диаметрХ высота........................

1100X3135

Масса, к г ......................................................

 

750

При расчете конденсатора определяют количество воды, по­ требное для его работы, и потребную поверхность охлаждения.

При расчете воздушно-газовой смеси принимают, что она со­ держит бензин при полном насыщении. При полном насыщении содержание бензина (в кг/м3) в воздухе определяют по уравне­ нию

Мб-Юрб

(VI—198)

23,1+0,085/ ’

 

где М б — молекулярная масса бензина (средняя);

 

Р б — парциальное давление паров бензина в смеси, МПа;

 

/ — температура воздушно-газовой смеси.

 

По приведенному уравнению построен график, который зна­

чительно упрощает определение содержания бензина в смеси

[12].

Из уравнения (VI —198) видно, что при понижении темпера­ туры воздушно-газовой смеси содержание бензина в ней также уменьшается.

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС КОНДЕНСАТОРА ВОЗДУШНО-ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Пр и х о д

1.Тепло, вносимое парами бензина в воздушно-газовой сме­

си,

Q1 = G6 (c6 /1 + r1),

(VI-199)

где Сб— количество бензина в смеси, определяемое по уравнению

(VI—198)

при температуре /ц

 

Сб —теплоемкость бензина при температуре /ц

 

t x— температура поступающей воздушно-газовой смеси;

 

г± — скрытая теплота испарения бензина при температуре t\.

 

2. Тепло, вносимое воздухом, находящимся в смеси,

 

Q2 = G B03 своз t x ,

(VI—200)

413

г д е

GB03 — к о л и ч ест в о в о з д у х а в п о с т у п а ю щ е й

см еси ;

 

с воз — т е п л о е м к о с т ь в о з д у х а .

 

 

3. Тепло, вносимое охлаждающей

водой,

 

 

( V I - 2 0 1 )

г д е

W — к о л и ч ест в о о х л а ж д а ю щ е й воды ;

 

 

с в — т е п л о е м к о с т ь в о ды ;

 

 

tj — т е м п е р а т у р а п о с т у п а ю щ е й в о ды .

 

И т о г о : Q i + Q 2 + Фз •

Ра с х о д

1.Тепло, уносимое парами бензина в уходящей смеси,

 

Q i =

G6(c6t2 + r2),

 

( V I - 2 0 2 )

г д е G6 — к о л и ч ест в о б е н зи н а в

у х о д я щ е й с м е с и

при т е м п е р а т у р е

tg, в ы ч и сл я ­

е м о е п о у р а в н ен и ю (V I — 1 9 8 );

tg;

 

 

с б — т еп л о ем к о ст ь

б е н зи н а

п ри т е м п е р а т у р е

 

 

t2~ т е м п е р а т у р а

у х о д я щ е й см еси ;

 

 

 

г2—т еп л о т а и сп а р ен и я б е н зи н а п ри т е м п е р а т у р е tg.

 

 

2. Тепло, уносимое воздухом в уходящей смеси,

 

 

 

Q5 — GB03 cB03t2.

 

(V I

203)

3. Тепло, уносимое сконденсировавшимся бензином,

 

 

 

% = { ° в - ° б ) & 2 -

(V I

20 4 )

4. Тепло, уносимое охлаждающей водой,

 

 

 

Q 7 = H7cb 4 ,

 

(V I — 2 0 5 )

г д е t2— т е м п е р а т у р а в о д ы , о т х о д я щ е й и з к о н д е н с а т о р а .

 

 

 

И Т О Г О :

<?4 + <?5 + Qe +

Q 7 •

 

 

Приравнивая приходную и расходную части теплового балан­ са, находят количество потребной охлаждающей воды.

* *

*

Поверхность охлаждения конденсатора рассчитывают, как для теплообменников, однако имеются некоторые особенности.

Для выбора критериального уравнения для определения ко­ эффициента теплоотдачи от охлаждающей воды к стенке внача­ ле определяют характер движения воды в межтрубном прост­ ранстве; для этого находят критерий Рейнольдса. По величине критерия Рейнольдса судят о характере движения охлаждаю­ щей воды и в зависимости от этого характера движения выби­ рают критериальное уравнение для определения критерия Нус-

414

сельта. Чаще всего вода движется ламинарно, поэтому нужно воспользоваться таким уравнением:

(VI—206)

Для определения коэффициента теплоотдачи от воздушно­ газовой смеси к стенке следует рассматривать теплопередачу как при конденсации пара на вертикальной стенке. Хотя такое допущение и не совсем точно, но в первом приближении оно да­ ет вполне удовлетворительные результаты.

Следовательно, критерий Нуссельта нужно определять по уравнению

(VI—207)

Однако нужно иметь в виду, что в воздушно-газовой смеси имеется большое количество несконденсировавшегося воздуха, который осложняет передачу тепла от стенки к смеси. Известно, что при наличии воздуха в конденсирующемся водяном паре снижается коэффициент теплоотдачи, и это снижение зависит от количества воздуха в паре. При содержании воздуха в смеси бо­ лее 10% коэффициент теплоотдачи составляет только 18% ко­ эффициента теплоотдачи при конденсации пара без содержания в нем воздуха. Дальнейшее увеличение содержания воздуха в смеси не снижает коэффициента теплоотдачи, и он остается по­ стоянным.

Так как в смеси содержится больше 10% воздуха, то коэф­ фициент теплоотдачи от стенки к смеси рассчитывают по урав­ нению Нуссельта

(VI—208)

Решить обычным путем уравнения (VI—206) и (VI—208) очень трудно, так как в оба уравнения входит неизвестный пере­ пад между температурами смеси и стенки и между температура­ ми воды и стенки. При обычном способе решения необходимо за­ даваться этими перепадами температур, а затем проверять до совпадения. Такой метод расчета может оказаться очень длин­ ным; поэтому лучше воспользоваться графо-аналитическим ме­ тодом, который был изложен при расчете поверхности нагрева предварительного дистиллятора.

ДЕФЛЕГМАТОРНЫЕ КОЛОННЫ

Дефлегматорная колонна предназначена для окончательной обработки воздушно-газовой смеси. Обычно дефлегмационная установка состоит из двух или трех дефлегматорных колонн, соединенных последовательно.

4 1 5

Дефлегматорные колонны бывают двух типов: колонны оро­ шения и трубчатые колонны (рис. VI—52).

Дефлегматорная колонна орошения (рис. VI—52,а) пред­ ставляет собой цилиндр 1 диаметром 260 мм и состоит из двух

Рис. VI—52. Дефлегматорные колонны:

а — колонна орошения; б — трубчатая колонна.

царг длиной 2100 мм. Царги между собой соединены на флан­ цах; между фланцами вставляют сетчатую перегородку 2, на ко­ торую засыпают кольца Рашига 3. Внизу и вверху каждой цар­ ги имеются лазы 4 для засыпки и выемки колец Рашига. Вверху верхней царги установлена форсунка 5 для разбрызгивания ох­ лаждающей воды или охлажденного раствора.

4 1 6

с

Дефлегматорная колонна работает следующим образом. Воздушно-газовая смесь из конденсатора поступает в нижнюю часть колонны. Поднимаясь по колонне вверх, воздушно-газовая смесь соприкасается со стекающей сверху холодной водой или охлажденным раствором СаС12. В результате контакта между охлаждающей водой и воздушно-газовой смесью температура последней снижается, и поэтому часть бензина конденсируется и выпадает из смеси. Образующаяся водно-бензиновая смесь стекает в водоотделитель. Между водой и воздушно-газовой смесью достигается необходимый контакт при помощи колец Рашига, которые во много раз увеличивают поверхность сопри­ косновения двух фаз.

Таким образом, дефлегматорная колонна представляет собой противоточный конденсатор смешения.

Воздушно-газовая смесь, обработанная в первой колонне, выходит из нее сверху и по соединительному трубопроводу на­ правляется в низ следующей колонны.

Техническая характеристика колонн орошения

Поверхность

охлаждения

колец

 

 

Рашига, м2 ...........................................

370

Габариты колонны, мм:

 

 

 

диам етрХ вы сота....................

 

260X4640

Габариты установки, мм:

 

 

 

ширинаХтолщинаХвысота . .

2485X1100X .

Масса установки, к г ............................

Х6525

3282

 

$

^

 

 

 

 

*

 

 

Дефлегматорная

трубчатая

колонна

(рис. IV—52, б) пред­

ставляет собой цилиндр 1 диаметром 550 мм и высотой 4980 мм. К торцам цилиндра крепятся трубные решетки 2, в которые ввальцованы трубы 3. По трубам циркулирует охлажденный рас­ сол (раствор СаС12), а в межтрубное пространство подается воз­ душно-газовая смесь; рассол и воздушно-газовая смесь движут­ ся к колонне противоточно. Образующийся конденсат смеси бен­ зина и воды отводится снизу колонны в водоотделитель; рассол обычно отводится вверху из колонны и направляется в испари­ тель холодильной установки. Колонны для уменьшения потерь тепла имеют сверху слой изоляции.

Таким образом, дефлегматорная трубчатая колонна представ­ ляет собой противоточный поверхностный конденсатор. Расчет дефлегматорной трубчатой колонны не отличается от расчета конденсатора воздушно-газовой смеси, установленного перед дефлегматорами, и производится по тем же формулам.

4 1 7

При охлаждении дефлегматоров охлажденным рассолом тем­ пература смеси, отходящей из последней колонны, становится низкой; поэтому не обеспечивается естественная тяга для транс­ портировки смеси по колоннам и, следовательно, появляется не­ обходимость в принудительной подаче и откачивании ее. В ка­ честве побудителя тяги чаще всего применяют вентилятор как наиболее простое устройство.

Все же дефлегматорные установки работают недостаточно хорошо даже при охлаждении их охлажденным рассолом. Если бы удавалось смесь в дефлегматоре охладить до 0° С, то и при этой температуре парциальное давление паров бензина состав­ ляло бы еще большую величину — 32 мм рт. ст.; следовательно, отходящий воздух из дефлегматоров будет продолжать уносить значительное количество бензина.

Расчеты показывают, что при благоприятных условиях деф­ легматоры улавливают 60—70% бензина, содержащегося в воз­ душно-газовой смеси.

Из-за недостаточного улавливания бензина из воздушно-га­ зовой смеси на некоторых заводах дефлегматорные установки заменяются адсорбционными и абсорбционными установками.

РАСЧЕТ КОЛОНН ДЕФЛЕГМАТОРА

Расчет колонн дефлегматора носит своеобразный характер и производится по следующей методике.

При расчете известны объемное количество воздушно-бензи­ новой смеси, поступающее в дефлегматор, и ее температура, а также температура охлаждающей воды. Температурой возду­ ха, выходящего из последней колонны, задаются.

С точки зрения наибольшего улавливания паров бензина тем­ пература выходящего воздуха должна быть минимальной, одна­ ко она обусловливается температурой поступающей воды и ее количеством; кроме того, слишком низкая температура отходя­ щей воздушно-газовой смеси не может обеспечить надлежащей тяги для перемещения воздуха по колоннам дефлегматора. Обыч­ но температуру отходящей воздушно-газовой смеси принимают на 2—5° С выше температуры охлаждающей воды.

Затем температурный перепад воздуха распределяется между колоннами.

Если tm3 — температура смеси, поступающей в дефлегматор, а С* > С з и Сз — температуры смеси, уходящей из колонн, то перепад температур распределится пропорционально убывающе­ му ряду чисел: т : п : k — Ъ : 3 : 2, что соответствует убывающим разностям между температурами смеси и воды. .

Нетрудно найти перепады температур для каждой колонны

4 1 8

Д0

(

* в о з - С з ) т

 

т -f- п -f- k

 

 

„

__ (

^воз

^воз) п

Д0" =

 

(VI—209)

 

 

т -{- п -j- k

Д0"'= ( ^воз

^воз) ^

 

 

т +

я + k

Температуры смеси, уходящей из колонны, определяют по уравнениям

 

^воз

^воз

’

 

 

= <воа-Дв*.

(VI—210)

^воз

^воз

•

 

При принятом отношении перепадов

температур (5 :3 :2 )

имеем

 

 

 

 

Д 0' =

0 ,5 (

^воз ~

^воз ) '

 

Д0* =

о,з(

^воз

^воз)>

(VI—211)

т/

Д0

= 0 ,2 (

^воз

^воз)

 

^воз =

0 ,5 (

^воз

"Ь ^воз)

’

^воз =

0 ,2

t воз

 

(VI—212)

^ *^воз

Температура воды, уходящей из каждой колонны, определя­ ется из условия, что размеры каждой колонны, в частности вы­ сота слоя колец Рашита, одинаковые. При этих условиях коли­ чество тепла, отнимаемое от смеси при орошении ее на кольцах Рашита, определяется уравнением

 

Q = k o V p A t ,

(VI-213)

где

k v — объемный коэффициент теплопередачи, Вт/(м3-К);

 

 

VP — объем, занимаемый кольцами Рашига, м3;

 

 

A t — средняя разность между температурами смеси и воды.

 

 

Объемный коэффициент теплопередачи определяется по эм­

пирическому уравнению

 

 

 

k v = 1450nBO3fl7op,

(V I-214)

где

пвоз — условная скорость воздуха, т. е.

скорость, отнесенная

к полному

 

сечению колонны, м/с;

 

 

 

1Гор — плотность орошения, т. е. часовое количество воды, приходящееся

 

на 1 м2 сечения колонны.

 

 

 

Условная скорость воздуха

 

 

 

Иаоз

'

 

 

^воз —3600F

(VI—215)

 

 

 

 

 

 

4 1 9

и плотность орошения

И70П=

W

(VI—216)

'

ор

1000F ’

 

где КВОз — часовой объем воздуха, м3/ч;

 

W — часовой расход воды, кг/ч;

 

 

F — площадь сечения колонны, м2.

 

Таким образом, объемный коэффициент теплопередачи

v

2483F 2

(VI—217)

(в м3)

Из формулы (VI—213) найдем объем колец Рашига

0_ =

Q F 2

(VI-218)

2483 ■

k 0 A t

Г^воз W A t

 

Так как количество переданного тепла связано с количеством охлаждающей воды, то количество тепла выразится формулой:

Q =

W c B ( t K — t n) ,

 

 

(VI-219)

где /„ и t n — конечная и начальная температуры

охлаждающей

воды.

Из уравнений (VI—218) и (VI—217) окончательно опреде­

лим объем, занимаемый кольцами Рашига,

 

Рр =

2483 —

/к

 

■

(VI—220)

 

 

«воз-

 

 

 

Так как во всех колоннах объем колец Рашига одинаковый,

то можно написать такие равенства:

 

 

 

A t '

~

A t "

~

A t ' "

(VI-221)

 

Во все колонны вода поступает с одинаковой начальной тем­

пературой; поэтому t'w —

 

 

— i„, а средняя разность темпе­

ратур при небольших перепадах определится по формуле средне­

арифметической разности и соотношению

(VI—210)

 

 

Д/' =

0,75'В03 +

0 ,25Сз ~ 10.5

( t'K

+

/„),

 

 

=

0 .З^воэ +

0,65^03 — 0,5

( t K +

(н),

(VI

222)

A t " =

0 ,1(VE03 -1- 0,90 С з - 0 , 5

( / ; +

*„).

 

 

Температура воды

,

уходящей из последней колонны,

при­

нимается на 2—3° С ниже температуры поступающего в эту ко­ лонну воздуха; поэтому по последнему уравнению можно опре­ делить значение At"', а по уравнению (VI—221)— значения

ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ДЕФЛЕГМАТОРНОЙ КОЛОННЫ

Зная температуры смеси и воды для каждой колонны, состав­ ляем тепловой баланс для определения расхода воды.

4 2 0

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности