3.4.Примеры расчета оборудования стадии дегазации ПВХ

3.4.1.Расчет емкостного дегазатора

Добавил:

mazegod Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет

Предмет:

Технологии производства полимерных и композиционных материалов

Файл:

ПВХ 2004 Ульянов-1.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

30.01.2026

Размер:

8.3 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 2611 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

где q выражена в м2/ч;	h	–	высота переливного порога;	w – скорость пара в
	пор
рабочем сечении тарелки, м/с;			m = 0,05 – 4,6 hпор ; σж , σв –	поверхностное на-
тяжение жидкости и воды соответственно, Н/м.
По величине hо	можно рассчитать газосодержание барботажного слоя,

высоту пены, условия уноса жидкости с тарелки, гидравлические характеристи-

ки [4].

Газосодержание

ϕ =

(3.35)

где

Fr = w2 /(gh ) –

критерий Фруда.

Высота пены

hо

(3.36)

− ϕ

Обычно относительный брызгоунос допускается до 0,1 кг жидкости на 1

кг пара. Относительный унос жидкости можно рассчитать по уравнению

kж

У = σ

− h

(3.37)

где k, n – коэффициенты, зависящие от типа тарелки [4, 26].

Общая высота колонны

H = (nт − 1)H т + Нсеп + Нкуб ,

(3.38)

где

Нсеп, Нкуб – высота сепарационной и кубовой части колонны соответст-

венно (принимаются для нормализованных колонн в зависимости от диаметра).

G = [Gт (ст + смС) + W1(cв + cм X ) + Gмсм ](t2 − t1) =

[3,08(1,22 +1,56 × 0,0247 ) + 4,55(4,18 +1,56 × 2,19 ×10 −4 ) + 0,0771 ×1,56](80 - 50)

+1,68 ×164 - 4,19

Рассчитать концентрацию ВХ в ПВХ после обработки суспензии в емкостном дегаза-

торе объемом V = 125 м3 в проточном режиме. Перед подачей в дегазатор суспензия нагре-

вается в паровом смесителе насыщенным водяным паром давлением 0,6 МПа (изб.) от тем-

пературы t1= 50оС до t2 = 80оС. Данные для расчета:

объемный расход суспензии Vс1 =25 м3/ч;

состав суспензии по массам основных компонентов:

вода xв = 0,59,

ПВХ xт = 0,40,

100

ВХ xм = 0,01;

давление в дегазаторе р = 20 кПа (изб.);

структурные характеристики ПВХ:

пористость зерен εг = 0,18,

удельная поверхность зерен fуд = 1000 м2/кг.

Решение выполнить по двум вариантам: без барботажа суспензии в дегазаторе и с барботажем насыщенным водяным паром.

Р е ш е н и е

Вариант 1

Рассчитаем массовый расход суспензии ПВХ и ее основных компонентов, для чего определим плотность суспензии ρс при температуре 50оС по аддитивности суммы плотно-

стей воды ρв = 988 кг/м3, ПВХ ρт = 1400 кг/м3 и жидкого мономера ВХ ρм= 860 кг/м3.

Плотность мономера рассчитана по формуле (2.37)

0,59

0,40

0,01

= 9 ×10−4 м3кг, ρс = 1110 кг/м3.

rс

rв

rт

rм

988 1400 860

Массовые расходы перед паровым смесителем:

- суспензии Gc

= Vc

rc = 25 ×1 110 = 27 750 кг/ч = 7,71 кг/с;

- воды W1 = Gc xв = 7,71× 0,59 = 4,55 кг/с; - ПВХ Gт = Gc xт = 7,71× 0,4 = 3,08 кг/с;

- мономера ВХ Gм = Gc xм = 7,71× 0,01 = 0,0771кг/с.

Для определения состава суспензии после парового смесителя выполним решение

уравнения теплового баланса (3.4). Концентрации ВХ в жидкой и твердой фазах суспензии определим по растворимости ВХ в воде в соответствии с зависимостью (3.5), для чего рас-

считаем давление насыщенного пара ВХ при t

= 50оС [1]:

ln pн = 9,07073 -

926,215

= 9,07073 -

926,215

t + 241,63

50 + 241,63

откуда pн = 0,785 ×106 Па.

−3 p

−3 20 ×103

−4

X = 8,6 ×10

pн = 8,6 ×10

0,785×106 = 2,19 ×10

Из материального баланса по мономеру найдем концентрацию ВХ в полимерной фазе:

	G	-W X		0,0771 - 4,55 × 2,19	×10	−4
C =	м	1	=				= 0,0247 .
C =		Gт	=	3,08			= 0,0247 .
		Gт		3,08

101

Из уравнения теплового баланса (3.4) рассчитаем расход греющего пара в смесителе при условии его полной конденсации:

где физико-химические характеристики и параметры рассчитаны или приняты по справоч-

ным и литературным данным [1, 2, 3, 5].

Расход воды в суспензии после смесителя

W2 = W1 + Gп = 4,55 + 0,345 = 4,9 кг/с.

Расход суспензии после смесителя

= Gc

+ Gп = 7,71 + 0,345 = 8,06 кг/с.

Массовый состав суспензии после смешения:

- вода

4,9

= 0,608 ;

8,06

- ПВХ

Gт

3,08

= 0,382 ;

Gc2

8,06

Gм

0,0771

9,56 ×10

−3

- мономер ВХ xм

Gc2

8,06

Плотность суспензии, нагретой до температуры 80оС, на входе в дегазатор

0,608

0,382

0,00956

= 9,1×10−4 м3кг, ρс = 1 100 кг/м3.

972 1 400

814

Для определения лимитирующей стадии массопереноса найдем параметры соотноше-

ния (3.23), характеризующего условия массопередачи.

Параметр скорости массопереноса в твердой фазе, согласно соотношению (3.13),

равен

K о = D п [r т (1 - e п ) f уд ]2

= 9,26 ×10 −15 [1 400 (1 - 0,18 )×1 000 ]2 = 1,22 ×10 − 2 с–1 ,

где Dп – коэффициент диффузии ВХ в ПВХ, величина которого найдена по аппроксимации

рис. 3.7:

lg D

t − 501

80 − 501

= -14,03 , D = 9,26×10−15 м2/с.

Масса твердой фазы (ПВХ) в аппарате при коэффициенте заполнения ϕ = 0,4

Gт* = Vjrс xт = 125 × 0,4 ×1100 × 0,382 = 21000 кг.

При диаметре аппарата D = 4,2 м площадь зеркала жидкости (без учета воронки)

F = pD2 = 3,14 × 4,22 = 13,85м2. 4 4

102

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе на границе контакта жидкости и газа рас-

считаем по формуле (3.25), справедливой для сосудов с мешалками:

βж = Dж0,5ρ0ж,2 E 0,3ρс , σ0,2

где Dж = Dв = 3,03×10−9 м2/с – коэффициент диффузии ВХ в воде при температуре 80оС,

рассчитанный по формулам [3]; ρж = ρв = 972 кг/м3 – плотность воды при 80оС; E – дисси-

пация энергии в воде (принимаем E = 1 Вт/кг); s = 6 ×10−3 Н/м – коэффициент поверхност-

ного натяжения воды (водного раствора СЭ [1]).

bж =	(3,03 ×10−9 )0,5 ×9720,2 ×10,3 ×1 100	= 0,67 кг/(м2·с).
	(6 ×10−3)0,2

Отношение (3.23)

	K	G*		1,22 ×10−2 × 21 000
		о т	=		= 27,7 >> 0,025,
	bжF			0,67 ×13,85
т.е. процесс дегазации лимитируется массоотдачей в жидкой фазе и для расчета следует ис-

пользовать уравнение (3.24). Для расчета движущей силы, входящей в это уравнение, найдем

концентрации ВХ в воде в начале и конце процесса.

Начальная концентрация ВХ в водной фазе

W X

4,55 × 2,19 ×10−4

X н =

= 2,03 ×10−4 .

4,9

Конечную концентрацию ВХ в воде принимаем по условию растворимости (3.5)

при 80оС

X к = 8,6 ×10−3

= 8,6 ×10−3

20 ×103

=1,11×10−4 ,

1,55×106

рн

где

lg pн = 9,07073 -

926,215

pн =1,55 ×106 Па.

80 + 241,63

Учитывая, что X гр

X к [1], движущую силу процесса дегазации можно рассчи-

тать среднелогарифмической величиной

X н - X к

2,03 ×10−4 -1,11×10−4

−4

DX ср =

= 1,52 ×10

X н

2,03

×10−4

X к

1,11×10−4

Из уравнения (3.24) определим конечную концентрацию ВХ в ПВХ. С учетом очевид-

ного соотношения G* = G τ имеем

жFDX ср

0,67 ×13,85 ×1,52 ×10− 4

Ск = Со -

= 0,0247 -

= 0,0242 .

Gт

3,08

Таким образом, в варианте дегазации ПВХ в емкостном аппарате без барботажа сус-

пензии имеет место незначительное снижение содержания ВХ в ПВХ.

103

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 / 2611 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете Технологии производства полимерных и композиционных материалов

#
30.01.2026165.34 Кб0лекция 3 Полимеризация.docx
#
30.01.2026230.25 Кб0Лекция 9, 10 Полиэтилен.docx
#
30.01.2026659.76 Кб1Нафикова Лекция Полиэтилен.pdf
#
02.02.20262.06 Mб0Оборина А.П._ХТб_1201.pdf
#
30.01.2026775.72 Кб3Пахомов ПВХ композиции.pdf
#
30.01.20268.3 Mб2ПВХ 2004 Ульянов-1.pdf
#
30.01.2026364.82 Кб1Слайды способ получения ПВХ-1.pdf
#
30.01.202618.94 Кб0Темы рефератов по ОПП(1).doc