Домашнее задание 18

Учить конспект лекций. Составить конспект [11] стр. 367 – 370 по теме Пневматический .транспорт, выполнить эскизы катализаторопроводов, бункеров, газораспределительных решеток, дозаторов.

Или составить 50 вопросов в тестовой форме по всему курсу, используя вопросы открытого и закрытого типа. При составлении вопросов закрытого типа приводить минимум 4 варианта ответов, причем один из них должен быть абсолютно верным, а один абсолютно не верным.

Содержание урока 19 (2-38)

Дидактические единицы:

Конструкция и расчёт газораспределительных решёток. Пневматический транспорт. Классификация пневмотранспорта. Конструкция дозаторов и захватывающих устройств. Принцип расчёта пневмотранспорта.

Дифференцируемый зачет

Конструкция и расчёт газораспределительных решёток [11, стр.364-366].

Качество псевдоожижения сыпучего материала существенно зависит от конструкции газораспределительной решётки и способа ввода газа в слой. В конических аппаратах распределение потока осуществляется без распределительных решеток; для этого вводят ожижающий агент в нижнюю конусную часть аппарата.

Применяемые в аппаратах с кипящим слоем газораспределительные решётки могут быть провального и беспровального типа.

Провальные решётки представляют собой перфорированные пластины с отверстиями круглой или прямоугольной формы (рисунок 26).

Рисунок 26 – Газораспределительные решётки провального типа с вертикальными каналами

Рисунок 27 – Газораспределительные решётки провального типа с наклонными каналами

Работа таких решёток сильно зависит о т скорости газа в отверстиях решетки.

(1.90)[11]

где скорость газа (жидкости) в отверстиях решетки, м/с;

скорость газа (жидкости) в аппарате, м/с;

относительное свободное сечение отверстий решётки.

При малых скоростях газа в отверстиях прилегающей к решётке области кипящего слоя образуются пузыри. По мере увеличения расхода газа скорость в отверстиях решётки возрастает и на выходе из них образуются факелы, которые распространяются на большую или меньшую высоту слоя.

Находящийся на распределительной решётке слой сыпучего материала оказывает давление на твердые частицы в прирешеточной зоне. Под действием этого давления твердые частицы, попавшие в отверстия решётки, где скорость газа относительно невелика, могут провалиться сквозь решётку. Чтобы исключить провал частиц, скорость газа в отверстиях должна быть достаточно большой. Величину этой скорости можно рассчитать по формуле

(1.91)[11]

где максимальный диаметр твёрдых частиц.

Сопротивление провальной решётки можно рассчитать по уравнению

(1.92)[11]

где - сопротивление провальной решётки;

диаметр отверстий;

относительное свободное сечение отверстий решётки;

толщины плиты решётки;

скорость газа (жидкости) в отверстиях решетки, м/с.

Чем больше сопротивление решётки, тем равномернее газ распределяется по отдельным отверстиям. Кроме того, сопротивление решётки должно соответствовать сопротивлению слоя сыпучего материала . Обычно сопротивление решётки равно или несколько меньше сопротивления псевдоожиженного слоя.

Минимальное гидравлическое сопротивление решётки можно определить из уравнения

(1.93)[11]

где W – число псевдоожижения;

- порозность неподвижного слоя;

порозность псевдоожиженного слоя.

Если сопротивление решётки меньше сопротивления слоя, то даже при относительно небольших изменениях сопротивления решётки при разных рабочих скоростях происходят большие колебания скоростей газа в слое.

Непровальные распределительные решётки (рисунок 28) обычно состоят из трубной решётки (плиты), в которой закреплены колпачки той или иной конструкции.

а) с горизонтальным расположением отверстий

б) с наклонным расположением отверстий сверху вниз

в) с наклонным расположением отверстий снизу вверх

г) клапанного типа

Рисунок 28 - колпачки непровальной решётки

Обычно площадь сечения выходных отверстий колпачка меньше входного сечения патрубка. Это позволяет создать достаточно большую скорость газа при выходе в псевдоожиженный слой. Чтобы уменьшить возможность образования пузырей, рекомендуется избегать столкновений газовых струй, выходящих из отверстий смежных колпачков, между собой, а также с основанием трубной решётки. Следует отдавать предпочтение более мощным настильным струям, обеспечивающим интенсивное перемешивание твердых частиц в прирешеточной зоне.

Пневматический транспорт. Классификация пневмотранспорта.

Транспорт сыпучих материалов по трубопроводам в потоке газа или пара (превмотранспорт) получили широкое распростанение на различных установках нефтегазопереработки для перемещения катализаторов, контактных масс, твёрдых теплоносителей. Промышленные системы пневмотранспорта могут работать при 600 °С и выше. Циркуляция катализатора на установках каталитического крекинга достигает 1000 кг/с и более. [11]

Достоинства пневмотранспорта:

1. герметичность перемещения

2. гибкость трасс

3. возможность полной автоматизации процесса

4. небольшие капитальные затраты на строитальство.

Эти достоинства позволяют считать пневмотранспорт сыпучих материалов одним из наиболее прогрессивных способов внутри и межцехового транспортирования. Кроме того, возможность транспортирования горячих, а также токсичных и дорогостоящих материалов с большой скоростью делает пневмотранспорт незаменимым в различных отраслях химической промышленности [9, стр. 543].

Различают пневмотранспорт:

1. в разряженной фазе при скорости газа выше или равной скорости уноса

2. в плотной фазе при скорости газа меньше скорости уноса

Классифицируют пневмотранспорт по порозности ( - объёмной доле газа в объёме слоя):

1. при - транспорт в разреженной фазе

2. при - транспорт в плотном слое

Пневмотранспорт в плотной фазе осуществляется в пневмо и аэрожелобах.

Схемы пневмотранспортных установок в разреженной фазе делятся [9, стр. 544]:

1. на низконапорные (вентилляторные)

Работают с замкнутым циклом потока воздуха и отличаются простотой применения воздуходувной машины ( ), а также отсутствием необходимости в рукавном фильтре.

Длинна нагнетательного трубопровода 20-30 м, высота подъёма материала 10-15 м, размер транспортируемых частиц 10-15 мм, допустимая концентрация материала 0,5 – 2 кг на 1 кг воздуха.

2. средненапорные (всасывающие или нагнетательные)

С помощью питателя весь материал непрерывно поступает в транспортный трубопровод, и взвесь перемещается в циклон. Воздух перед поступлением в вакуум-насос обеспыливается в рукавном фильтре. В качестве воздуходувных машин применяют ротационные вакуум-насосы, создающие напор , а также ротационные воздуходувки .

Длинна нагнетательного трубопровода может достигать 100 м, концентрация материала составляет 5 - 40 кг/кг воздуха.

3. высоконапорные (нагнетательные)

В таком случае воздух подаётся с помощью компрессора, что позволяет резко повысить концентрацию материала в 1 кг воздуха, а также увеличить длину транспортного трубопровода.

В зависимости от величины объёмной концентрации твердой фазы в транспортирующем потоке различают следующие разновидности пневмотранспорта:

Низкой концентрации – объёмная концентрация твёрдой фазы не более 0,05 м³/м³;

Средней концентрации – объёмная концентрация твёрдой фазы не более 0,2 м³/м³;

Высокой концентрации – объёмная концентрация твёрдой фазы более 0,2 м³/м³;

Выбор той или иной системы пневмотранспорта для технологической установки обусловлен осуществляемым в ней процессом.

Скорость транспортирующего агента в трубопроводе может достигать 25-30 м/с. Скорость движения твёрдых частиц несколько меньше скорости транспортирующего агента. Разность скоростей газа и частиц называется скоростью скольжения, а их соотношение коэффициентом скольжения. Величина коэффициента скольжения К_с обычно изменяется от 1,3 до 3.

Конструкция дозаторов и захватывающих устройств.

Чтобы обеспечить необходимое соотношение между расходами твердого материала и транспортирующего газа, в нижней части подъёмного трубопровода устанавливают дозеры различных конструкций.

Дозирование материалов производится объёмным или весовым методом, в некоторых случаях часть материалов дозируют по весу, а часть – по объёму (объёмно-весовой метод).

Для дозирования объёмными методами пользуются мерниками, которые снабжены градуированными по объёму шкалами, а также барабанными, тарельчатыми, ленточными и другими питателями, описанными выше. Объёмный метод пригоден только для дозирования порошкообразных материалов, имеющих постоянный гранулометрический состав, и не склонных к слёживанию и комкованию.

Дозирование материалов по весу является более точным. Несмотря на относительно сложное устройство весовых дозирующих устройств, этот метод получил наиболее широкое распространение, причём весовые дозаторы применяют как ручного, полуавтоматического так и автоматического действия. Однако в настоящее время наиболее широкое применение в нефтегазоперерабатывающих производствах получили автоматические и полуавтоматические дозаторы.

На рисунке 29 [11, стр. 368-369] представлен двухпоточный дозер с пневматическим регулированием производительности. Первичный или основной поток газа подаётся в диффузор 3, которым заканчивается внизу пневмоподъёмник 1. Чтобы создать благоприятные условия для захвата сыпучего материала, в дозер подаётся вторичный газ (примерно 20% от общего потока), который способствует псевдоожижению сыпучего материала вокруг диффузора. Сыпучий материал подаётся в дозер через верхний патрубок, соединённый с напорным стояком, в котором материал движется под действием силы тяжести. Производительность регулируется изменением соотношения первичного и вторичного потоков газа.

I – первичный газ

II – вторичный газ

III – ввод транспортируемого материала

IV – вывод транспортируемого материала

1 – ствол пневмоподъёмника

2 – корпус дозера

3 - диффузор

Рисунок 29 Схема двухпоточного дозера

I – газ

II – ввод транспортируемого материала

III – вывод транспортируемого материала

Рисунок 30 – Узел смешения порошкообразного катализатора с транспортирующим газом

На рисунке 30 [11, стр. 369] показан узел смешения порошкообразного катализатора с транспортирующим газом. Поток транспортирующего газа вводится примерно по касательной к потоку твёрдого материала, обеспечивая его разгон до соответствующей скорости.

Принцип расчёта пневмотранспорта.

Для сопротивления различных систем пневмотранспорта используют следующие показатели:

1. Коэффициент взвеси m – отношение массового расхода твердого материала к массовому расходу газа.

(1.94)[11]

где m – коэффициент взвеси;

G_T – расход твёрдого материала, кг/с;

G_Г – расход газа, .

2. Объёмный коэффициент взвеси m₀ – отношение объёмного расхода твердого материала к объёмному расходу газа.

(1.95)[11]

Эти коэффициенты характеризуют относительную загрузку системы пневмотранспорта транспортируемым материалом.

3. Массовая концентрация твердого материала

(1.96)[11]

4. Удельная массовая производительность трубопровода

(1.97)[11]

При пневмотранспорте на высоту Н общее сопротивление складывается из следующих величин:

1. статистического напора транспортируемого материала и транспортирующего агента;

2. потерь напора вследствие трения транспортирующего агента о стенки трубопровода;

3. потерь напора на трение транспортируемых частиц о стенки трубопровода;

4. потерь напора на разгон транспортируемого материала от нулевой скорости до скорости транспортирования твердых частиц.