166359 (624989), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

– питома поверхня f= 370,37 м²/м³.

Наступні характеристику будуть представлятись по мірі розрахунку.

Оскільки проектується адсорбер вхід сировини, в який здійснюється зверху,

можна не хвилюватися про швидкість потоку в апараті, оскільки винесення адсорбенту під дією швидкості винесення неможливе.

Але швидкість повинна бути в розумних межах, оскільки при її збільшенні збільшується гідравлічний опір в квадратній пропорційності.

Тривалість Т повного циклу в адсорбері с нерухомим зернистим шаром адсорбенту (як і в другому адсорбері періодичної дії) складається із часу адсорбції , часу десорбції , на протязі якого через адсорбент будуть продувати регенеруючий агент, і часу охолодження адсорбенту (також в цей час може ввійти час сушки, але в нашому випадку, дану операцію проводити не доводиться) . Величини і визначаються дослідницьким методом, а їх сума складає тривалість допоміжних операцій:

. (6.2)

Таким чином:

(6.3)

Оскільки в нас непереривний процес на установці, тому ми проводимо адсорбцію з декількох адсорберів періодичної дії, в яких поперемінно відбувається адсорбція і допоміжні операція (десорбція і охолодження). Для здійснення описаного вище візьмемо два адсорбера. Для роботи таких установок необхідне виконання наступної умови:

. (6.4)

Умовимось діаметром адсорбера D=1,4 м, і розрахуємо фіктивну швидкість суміші:

(6.5)

де V – об’ємна подача сировини (формула 6.1), м³/с;

S – площа перерізу адсорбера, м².

Площа перерізу S:

,

Отже,

W₀= м/с

Відомо, що час який затрачується на десорбцію 1 м³ адсорбенту, при фіктивній швидкості 0,08 м/с регенеруючого агенту з температурою 300 ^оС, становить 15,8 години [9].

По ізотермі адсорбції рис. 6.1 при Y₁=0,0000105 кг/кг сировини [див. розділ №3], рівноважна концентрація сірковмісних сполук і вологи в адсорбенті буде Х^*=0,024 кг/кг адсорбенту [9]. Приймаємо насичення начального перерізу шару Х_н=0,98·Х^*=0,98·0,024=0,02352 кг/кг адсорбенту.

Визначаємо тривалість насищення шару адсорбенту висотою 1 м по рівнянню (коефіцієнт поглинальної дії):

k= = 581843.33 с/м (6.6)

Знаходимо час , на протязі якого насичується початковий переріз шару. Використовуючи формулу:

, (6.7)

де К – коефіцієнт масопередачі, кг/м²·с·кг/кг;

f – питома поверхня адсорбенту, м²/м³.

Інтеграл правої частини рівняння (6.7) визначається графічно і представляє собою

площу, обмежену кривою , абсцисою Х_Н і крайніми ординатам.

Для рішення інтегралу приймемо ряд похідних значень Х (менше Х_н=0,02352 кг/кг адсорбенту).По ізотермі адсорбції рис. 6.1 визначаємо значення точок рівноважної концентрації , які відповідають кожній величині Х, і будуємо графік залежності від Х на основі отриманих даних, приведених в таблиці 6.1:

Таблиця 6.1

Точки рівноважної концентрації

Х, кг/кг	Y*·105, кг/кг	Y1·105, кг/кг	(Y1 – Y*)·105	1/(Y1 – Y*)·10-5
0	0	0,00105	0,00105	952,38
0,00452	0,0001092	0,00105	0,0009408	1062,92
0,00952	0,0002247	0,00105	0,0008253	1211,68
0,01352	0,0003171	0,00105	0,0007329	1364,44
0,01852	0,0004326	0,00105	0,0006174	1619,69
0,02352	0,000945	0,00105	0,000105	9523,80

Рис. 6.1 Ізотерма адсорбції

Площа обмежена кривою, віссю абсцис і крайніми ординатами, проведеними (див рис. 6.2), складає 405,7 см². Враховуючи масштаб будування графіка:

.

Рис 6.2 Графік залежності від Х

Тепер визначимо коефіцієнт масопередачі від сировинної суміші до адсорбенту при температурі 80 ^оС, оскільки саме при цій температурі буде працювати адсорбер [див. розділ 1], по формулі:

(6.8)

Визначимо еквівалентний діаметр шару адсорбенту:

(6.9)

Масова швидкість сировинної суміші складає:

(6.10)

де – густина сировинної суміші, кг/м³ [див. розділ 3]

Визначаємо критерій Рейнольдса:

(6.11)

де – в’язкість сировинної суміші (1,69·10^-3Па·с) [12].

Коефіцієнт дифузії сірковмісних сполук при 0 ^оС складає:

Визначимо коефіцієнт дифузії сировинної суміші при тиску Р=1,25 МПа:

(6.12)

Знаходимо значення дифузійного критерію Прандтля:

(6.13)

В відповідності знайдемо дифузійний критерій Nu’:

звідки,

або

.

Час по рівнянню (6.7):

Висота одиниці переносу складає

.

Визначимо число одиниць переносу графічним методом, допускаючи концентрацію сірковмісних сполук в кінці шару Х_с=0,001 кг/кг адсорбенту.

Визначаємо значення в границі зміни Х від Х_н=0,02352 кг/кг адсорбенту до Х_с=0,001 кг/кг адсорбенту (табл. 6.2).

Методом графічного інтегрування визначаємо за рис. 6.3 число одиниць переносу.

Таблиця 6.2

До розрахунку

X	X*	X*-X
0,001	0,0025	0,0015	666,66
0,005	0,0165	0,0115	86,95
0,009	0,0189	0,0099	101,01
0,017	0,0246	0,0076	131,58
0,021	0,0252	0,0042	238,09
0,0235	0,0245	0,001	1000

Рис. 6.3 Графік залежності від Х

Число одиниць переносу становить: n=5,1.

Знаходимо висоту Н_о шару адсорбенту, який працює до моменту :

(6.14)

Визначаємо тривалість адсорбції при умові, що висота шару адсорберу буде становити 2,1м:

τ = τ₀ + κ (Η - Η₀)=109,2+315538,12∙(2,1-0,0765)=635223с

або 7 діб і 9 годин

Розрахуємо об’єм адсорбенту:

.

Час десорбції буде становити:

τ _доп =15,8∙3,2=50,56 години або 2 доби та 2 години

Отже, умова виконалась.

Втрату напору розраховують по формулі:

; (6.15)

де ε — порозність шару;

и — лінійна швидкість руху потоку, який фільтрується через шар адсорбенту, м/с;

μ — динамічна в’язкість, Пас;

d — середній діаметр зерен адсорбенту, дорівнює 0,004 м;

ρ — густина рідини, кг/м³;

g — прискорення сили тяжіння, кг/с².

Середній діаметр часток адсорбенту становить d = 410^-3м.

Таким чином

ΔР = Н 1874,4 = 2,1· 1874,4= 3,9 кПа.

Таким чином, втрата напору адсорбенту не значна.. Тому до проектування приймаємо реактор циліндричної форми з висотою і діаметром 2,1 та 1,4 м відповідно по ГОСТ 9617-67.

7. Конструктивний розрахунок адсорбера блоку підготовки сировини установки ізомеризації

7.1.1 Розрахунок корпуса апарата на міцність

Розрахунок проведений за ДСТ 14249-80 «Посудини й апарати. Норми й методи розрахунку на міцність.

7.2.1.1 Визначення товщини оболонки корпуса

, (7.1)

де:

=1 - коефіцієнт міцності звареного шва;

=137 МПа –

допустима напруга для сталі 12 ХМ при температурі 350⁰С;

С=3 мм – збільшення до розрахункової товщини оболонки для компенсації корозії;

С₁=0 - додаткове збільшення до розрахункової товщини стінки. Приймаємо товщину стінки оболонки з урахуванням негативного відхилення в сортаменті на листову сталь за ДСТ -74 S=6 мм.

7.2.1.2 Визначення товщини стінки еліптичного днища

(7.2)

де:

R- радіус кривизни у вершині днища (для стандартних еліптичних днищ R=D).

Приймаємо товщину днища з урахуванням утоненя листа при штамповці S₁=6 мм.

7.2.2 Розрахунок зміцнення отворів

Розрахунок проведений по ДСТ 26-2045-77 «Посудини й апарати норми й методи розрахунку зміцнень отворів».

7.2.2.1 Найбільший припустимий діаметр

Найбільший припустимий діаметр, що, одиночного отвору, що не вимагає додаткового зміцнення в днище:

, (7.3)

де: К₁=1,0; К₂=0,4 – коефіцієнти, обумовлені по ДСТ 26-2045-77;

s_R=s-c-c₁=4,39 мм – розрахункова товщина стінки днища мм.

(7.4)

де: м - відстань від центра зміцнювального отвору до осі днища.

Розглянемо типи отворів:

а) центральне розташованя (горловини корпуса адсорберу) г^а= 0 см;

в) зміщений від осі штуцер вивантаження адсорбенту г^в=40 см.

D_R^a=2D=2·140=280 см.

тобто потрібне зміцнення штуцерів-горловин верхньої й нижньої. Для верхнього й нижнього днищ для подальшого розрахунку визначаємо найбільший допустимий діаметр отвору, що не вимагає додаткового зміцнення, при відсутності надлишкової товщини стінки:

. (7.5)

7.2.3 Визначення тиску регенерації, пробного тиску й пускового тиску при мінусовій температурі

Розрахунок тиску, що допускає, при режимі регенерації вводиться при конічному переході діаметром 500 маємо Т=316 ^оС, то для сталі 12XM, 08X18H10T

(7.6)

Характеристики

Список файлов курсовой работы