3.4. Штуцери
Діаметри штуцеру для подавання вихідної суміші та штуцеру для відведення очищеного газу (рис. 4) розрахуємо за формулою:
d =
,
де Vг – об’ємна витрата газу, м3/с,
w - швидкість руху газу в штуцері.
Приймаємо швидкість для газової суміші w = 20 м/с, тоді :
м
приймаємо dум = 200 мм.
Усі штуцери забезпечуються плоскими приварними фланцями (рис.7) за ГОСТ 12820-80, конструкція й розміри яких показані нижче:
|
dум |
D |
D2 |
D1 |
h |
n |
d |
|
200 |
315 |
280 |
258 |
15 |
8 |
18 |
Рис. 7. Фланці штуцерів
3.5. Розрахунок опори.
Розрахуємо орієнтовну масу апарата.
Маса обичайки (позиція 1 рис. 4 ))::
mоб =
0,785(
)Нaпρ
де Dз = 1,416 м – зовнішній діаметр колони; Dвн = 1.4 м – внутрішній діаметр колони;
Нaп = 2.4 м – висота циліндричної частини колони; ρ = 7900 кг/м3 – густина сталі.
mоб = 0,785(1,4162-1,42)2.4·7900 = 723,12 кг.
Маса адсорбенту:
Маса тарілок (позиція 3 рис. 4)) mТ = n·72 = 5·72 = 360 кг.
Маса днища (позиція 9,21 рис. 4)) mд = 222 кг
Загальна маса колони із запасом 10 % (на штуцери, вимірювальні прилади, перетічні трубки тощо)
mк = 1,1(mоб + mвуг + mТ + mд) =
= 1,1(723,12 + 178.6 + 360 + 222) = 1632,1 кг.
Загальна вага колони: G = mкg = 1632,1٠9,81 = 16010,8 Н.
Приймаємо, що апарат встановлений на трьох опорах, тоді навантаження на одну опору
Gоп = 16010,8/3 = 5336,94 Н = 0,5·10-2 МН
Згідно рекомендації [8] підбираємо опору за ОН-26-01-69-68 з допустимим навантаженням 1·10-2 МН. (рис. 8)
Рис. 8. Опора апарату.
Gоп = 1·10-2 МН; a=90 мм;
a1=120 мм; b=115 мм;
c=22 мм; c1=65 мм;
h=170 мм; h1=14 мм;
s1=6 мм; k=25 мм;
k1=30 мм; d=24 мм;
dБ=М 16; fmax=30 мм.
Додаток 6. Таблиця 6.1
Дані про рівновагу процесу адсорбції парів бензолу та їх суміші
з повітрям на активованому вугіллі (Т = 20 0С)
|
Марка вугілля |
Концентрація бензолу, кг/м3 |
Марка вугілля |
Концентрація бензолу, кг/м3 |
||
|
|
в газовій фазі, у·103 |
в твердій фазі, х· |
|
в газовій фа-зі, у·103 |
в твердій фазі, х |
|
АР-А |
0,854 2,560 5,125 9,390 17,060 25,610 |
109,0 134,2 139,8 143,0 147,3 151,2 |
СКТ |
0,085 0,213 0,850 4,270 12,805 17,060 24,400 25,610 |
60,0 125,6 174,0 178,0 185,1 188,0 193,4 198,0 |
|
АГ-3 |
0,035 0,427 2,134 4,691 8,540 17,060 25,610 |
75,0 120,0 157,5 170,5 180,0 197,5 215,0 |
СКТ-6А |
0,000 1,000 2,000 4,000 5,000 6,000 8,000 10,000 16,000 25,000 30,000 |
150,0 220,0 263,0 276,0 280,0 284,0 285,0 290,0 296.0 300,0 300,0 |
|
АГ-5 |
0,4494 0,95444 4,28 12,84 34,24 55,64 81,32 141,24 179,76 214
|
51.5 61 104 116.5 131 138 147 159 169 179.5 |
АР-Б |
0 1,98 2,8 3,05 8,52 18,84
|
0 29 58 87 116 136,3 |
Таблиця 6.2. Фізико-хімічні властивості речовин
|
Рідина |
Мольна маса, г/моль |
Густина, кг/м3 |
Температура кипіння, °С |
Тиск насиченої пари при 20°С, мм рт.ст. |
|
Ацетон С3Н6О |
58,08 |
810 |
56 |
186 |
|
Бензол С6Н6 |
78,11 |
900 |
80,2 |
75 |
|
Бутилацетат |
116 |
|
|
18 |
|
Діхлоретан C2H4Cl2 |
98,97 |
1250 |
83,7 |
65 |
|
Мурашина кислота СН2О2 |
46 |
1220 |
|
33,1 |
|
Сірковуглець CS2 |
76,13 |
1290 |
46,3 |
298 |
|
Спирт метиловий (метанол) CH4O |
32,04 |
800 |
64,7 |
97,7 |
|
Спирт етиловий C2H6O |
46,07 |
790 |
78,3 |
44 |
|
Толуол C7H8 |
92,13 |
870 |
110,8 |
22,3 |
|
Чотирьоххлористий вуглець CCl4 |
153,84 |
1630 |
76,7 |
90,7 |
|
Хлороформ CHCl3 |
119,38 |
1530 |
61,2 |
160 |
|
Ефір діетиловий C4H10O |
74,12 |
710 |
34,5 |
442 |
Таблиця 6.3. Коефіцієнт афінності
деяких речовин
|
Речовина |
|
Речовина |
|
|
Метиловий спирт |
0,40 |
Бромистий метил |
0,57 |
|
Етиловий спирт |
0,61 |
Мурашина кислота |
0,61 |
|
Сірковуглець |
0,70 |
Хлористий етил |
0,76 |
|
Пропан |
0,86 |
Хлороформ |
0,86 |
|
Ацетон |
0,88 |
Бутан |
0,9 |
|
Оцтова кислота |
0,97 |
Бензол |
1,00 |
|
Циклогексан |
1,03 |
Чотири хлористий вуглець |
1,05 |
|
Діетиловий ефір |
1,09 |
Пентан |
1,12 |
|
Толуол |
1,25 |
Хлорпікрин |
1,28 |
|
Гексан |
1,35 |
Гептан |
1,59 |
|
Бутилацетат |
1,48 |
|
|
Таблиця 6.4а. Характеристики активованого вугілля
|
Марка вугілля |
Насипна
густина,
|
Фракційний склад |
Галузі застосування |
істинна густина ρТ, кг/м3 (Уявна густина
|
|
|
фракція, мм |
% |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
БАУ |
240 |
5,0 – 3,6 3,6 – 1,0 1,0 |
2,5 95,5 2,0 |
Адсорбція з розчинів |
Для всіх марок активованого вугілля
1750 - 2100
(500 – 1000)
|
|
ДАК |
не норму ється |
5,0 – 3,6 3,6 – 1,0 1,0 |
2,5 95,5 2,0 |
Вилучення маслу з парового конденсату, вилучення різних речовин з розчинів |
|
|
АР-А |
550 |
5,0 5,0 – 2,8 2,8 - 1,0 1,0 |
1,0 83,0 15,0 1,0 |
Вловлювання парів розчинників за температури кипіння вище 100 0С (толуол, ксилол, амілацетат та ін.) |
|
|
АР-Б |
580 |
5,0 5,0 – 2,8 2,8 - 1,0 1,0 |
1,0 83,0 15,0 1,0 |
Рекупераційне вугілля, застосовується для вловлювання парів розчинників з температурою кипіння 60 – 100 0С (бензол, дихлоретан, бензин та ін.) |
|
|
АР-В |
600 |
5,0 5,0 – 2,8 2,8 - 1,0 1,0 |
1,0 83,0 15,0 1,0 |
Для вловлювання парів з температурою кипіння нижче 60 0С (метанол, хлористий метилен, ацетон та ін.) |
|
|
АГ-З |
400 – 500 |
3,6 3,6 – 2,8 2,8 – 1,5 1,5 – 1,0 |
0,4 3,0 86,0 10,0 |
Адсорбція з газоподібних та рідких середовищ |
|
|
АГ-5 |
500 |
|
- |
Адсорбція з газоподібних та рідких середовищ |
|
|
КАД-йодний |
450 |
5,0 5,0 – 2,0 2,0 – 1,0 |
5,0 70,0 25,0 |
Вилучення йоду з бурових вод та вилучення різних речовин з розчинів та газоповітряних (пароповітряних) сумішей. |
|
|
СКТ-1 |
470 |
0,5 0,5 – 1,0 1,0 – 1,5 1,5 – 2,0 2,0 – 2,7 |
0,5 10,0 - 25,0 5,0 |
Розділення вуглеводневих газів та для тонкого очищення повітря та газів |
|
|
СКТ-2 |
460 |
1,0 1,0 – 1,5 1,5 – 2,0 2,0 – 2,7 2,7 – 3,5 |
0,6 6,0 40,0 - 2,0 |
Очищення повітря від сірковуглецю та в інших процесах тонкого очищення повітря та газів |
|
|
СКТ-3 |
380 |
1,0 1,0 – 1,5 1,5 – 2,0 2,0 – 2,7 2,7 – 3,5 |
0,6 6,0 13,0 - 25,0 |
Рекуперація парів органічних розчинників та вловлювання вуглеводневих газів |
|
|
СКТ-4 |
430 |
1,0 1,0 – 1,5 1,5 – 2,0 2,0 – 2,7 2,7 – 3,5 |
0,6 10,0 40,0 - 5,0 |
Очищення повітря та газів від домішок та вловлювання парів органічних розчинників, освітлення та очищення води та розчинів |
|
|
СКТ-6 |
470 |
0,5 0,5 - 1,0 1,0 – 1,5 1,5 – 2,0 2,0 – 2,7
|
0,5 15,0 - 25,0 2,0 |
Марки А характеризуються розвинутою пористою структурою, високою пористістю та динамічною активністю. Використовуються для вилучення парів органічних речовин. Марки В характеризуються високою активністю за речовинами з малим розміром молекул (оксиди азоту, криптон, ксенон). Призначені для адсорбції радіоактивних газів. |
|
,
кг/м3
,
кг/м3)
Таблиця 6.4б. Характеристики активованого вугілля
|
Марка вугілля |
Об’єм, см3/г |
Константи рівнянь Дубініна |
||||||
|
пор сумарний |
мікропор |
мезопор |
макропор |
W01, см3/г |
W02, см3/г |
|
|
|
|
БАУ |
1,50 |
0,25 – 0,39 |
0,08 |
1,19 – 1,21 |
0,22 – 0,26 |
- |
0,55 – 0,7 |
- |
|
АР-А |
0,83 |
0,384 |
0,064 |
0,382 |
0,25 |
0,14 |
1,2 |
4,4 |
|
АР-Б |
0,67 |
0,31 |
0,038 |
0,32 |
0,34 |
- |
1,0 |
- |
|
АР-В |
0,46 |
0,24 |
0,023 |
0,19 |
0,23 |
- |
0,7 |
- |
|
АР-З |
0,7 |
0,33 |
0,07 |
0,3 |
0,19 |
0,18 |
0,74 |
3,42 |
|
АГ-З |
0,8 – 1,06 |
0,32 – 0,42 |
0,12 – 0,16 |
0,41 – 0,52 |
0,3 |
- |
0,7 – 0,8 |
- |
|
АГ-5 |
- |
0,3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
СКТ-З |
0,8 |
0,46 |
0,09 |
0,25 |
0,48 |
- |
0,73 |
- |
|
СКТ-6А |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1,05 |
- |
|
КАД-йодний |
1,0 |
0,34 |
0,15 |
0,51 |
0,23 |
0,13 |
0,7 |
3,1 |
Таблиця 6.5. Коефіцієнти дифузії газів та парів в повітрі (за нормальних умов)*
|
Газ |
Dу0·106, м2/с |
Dу0, м2/год |
|
Азот N2 |
13,2 |
0,0475 |
|
Аміак NH3 |
17,0 |
0,0612 |
|
Ацетон C3H6O |
9,22 |
0,0332 |
|
Бензол C6H6 |
7,7 |
0,0277 |
|
Бутилацетат |
5,7 |
0,02 |
|
Водень H2 |
61.1 |
0,22 |
|
Водяна пара H2O |
21,9 |
0,079 |
|
Діоксид сірки SO2 |
10,3 |
0,037 |
|
Двоокис вуглецю CO2 |
13,8 |
0,0497 |
|
Діхлоретан C2H4Cl2 |
0,072 |
0,00026 |
|
Діетиловий ефір C4H10O |
7,8 |
0,028 |
|
Кисень O2 |
17,8 |
0,064 |
|
Метиловий спирт CH4O |
13,3 |
0,0478 |
|
Сірчаний ангідрид H2S |
9,4 |
0,034 |
|
Сірковуглець CS2 |
8,9 |
0,0321 |
|
Толуол C7H8 |
0,071 |
0,00026 |
|
Хлористий водень HCl |
13,0 |
0,0467 |
|
Хлороформ CHCl3 |
0,091 |
0,00033 |
|
Етиловий спирт C2H6O |
10,2 |
0,0367 |
* За інших температур і тисків:
Таблиця 6.6. Конструктивні характеристики горизонтальних, вертикальних та кільцевих адсорберів
|
Тип адсорбера
|
Розміри циліндричної частини корпуса, м |
Товщина стінки корпуса, мм
|
Висота шару адсорбенту Нш , м
|
Форма днища та кришки
|
Галузі застосування |
|
|
Dа |
На (Lа) |
|||||
|
Вертикальний |
1,2; 1,6; 2; 2,4; 3 |
2,2 |
8…10 |
0,5…1,2 |
Конічна |
Рекупераційні установки продуктивністю до 30 000 м3/год. |
|
Горизонтальний |
1,8; 2 |
3…9 |
8…10 |
0,5…0,8 |
Сферична |
Рекупераційні та газоочисні установки продуктивністю понад 30 000 м3/год. |
|
Кільцевий |
3 |
7 |
8…12 |
- |
Еліптична |
|
Таблиця 6.7. Нормалізовані ряди діаметрів колон
|
Промисловість |
Нормалізовані ряди колонних апаратів, мм | |
|
Хімічна |
400; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2200; 2600; 3000 |
|
Нафтопереробна |
1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2200; 2400; 2600; 2800; 3000; 3200; 3400; 3600; 3800; 4000; 4500; 5000; 5500; 6000; 6400; 7000; 8000; 9000 |
Література
1. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по курсовому проектированию / Под редакцией Ю.И. Дытнерского, М.: Химия, 1991. - 496 с.
2. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии». Ленинградское объединение, «Химия», 1976
3. Н.А. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган, Процессы и аппараты химической технологии, М.: Химия, 1968. – 848 с.
4. Е.Н. Серпионова. Промышленная адсорбция газов и паров. М.: «Высшая школа», 1969. 414 с.
5. К.М. Николаевский. Проектирование рекуперации летучих растворителей с адсорберами периодического действия. М.: Оборонгиз, 1961. 238 с.
6. Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию. М.: Химия, 1991, - 446с.
7. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии – М.: «Химия», 1973. – 750 с.
8. А.А.Лащинский, А.Р.Толчинский, Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры, М.-Л. Машггиз, 1963. - 470 с.
9. Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник / Под. ред. И.П. Мухленова, Б.С.Сажина, В.Ф. Фролова. – Л.: Химия, 1986. – 352 с.
10. Кузнецов И.Е. Оборудование для санитарной очистки газов. – К.: Техника, 1989. – 304 с.