Защита атмосферы

 

 

 

 

4. Расчет  ректификационной колоны

Задание: рассчитать ректификационную колону с колпачковыми тарелками при следующих исходных данных: нагрузка по пару G_n=22300 кг/ч, нагрузка по жидкости G_ж=19400 кг/ч, плотность паров ρ_п=3,8 кг/м³ плотность жидкости ρ_ж=860 кг/м³, поверхностное натяжение G=0,032 Дж/м² число ступеней изменения концентрации n_ст = 18. Вспениваемость жидкости средняя, давление в колонне атмосферное.

 Предварительно принимает расстояние  между тарелками Н_т=0,6 и коэффициент вспениваемости φ=0,8.

Рассчитав величину комплекса 

 

по рисунку найдем значение С=0,05.

Скорость пара в рабочем сечении  колонны будет равно 

 

Объемный расход пара в  колонне равен

 

Рабочая площадь тарелки  составит

 

По данным таблицы выбираем тарелку типа ТСК-Р для колонны диаметром D=2200 мм. Эта тарелка имеет следующие параметры: периметр слива П=1,606 м, площадь слива F_сл=0,412 м², площадь прохода пара F_р=2,99 м², длина пути жидкости L_ж=1,462 м, количество колпачков m = 141, диаметр колпачка D_к =100 мм. 

В задачу дальнейших гидравлических расходов основных параметров  входит определение высоты сливного порога h_пор, подпора жидкости над сливным порогом h_сл, высота прорезей клапана h_пр и, если необходимо, сопротивление тарелки ∆р.

Величина h_сл рассчитываем предварительно без учета уноса жидкости, тогда

h_сл =0,68(V_ж.д./П)^0,67=0,68(0,006/1,606)^0,67=0,016 м,

где

Для определения высоты сливного порога рассчитываем высоту прорезей в клапанах.

                                              (4.1)

 

Примем клапан с прямоугольными прорезями шириной b=4 мм. Количество прорезей в одном клапане z_кл=26. Общее количество клапанов на тарелке m=141.

При этих данных получим

 

Принимает высоту прорези h_пр=15 мм.

Глубина барботажа при абсолютном давлении (атмосферном)     р=10⁵ Па составит

 

Найдем высоту сливного порога:

 

Высота пены образующейся на тарелке составит

 

Величина относительного уноса жидкости определяется по формуле 

< 0,1

Следовательно,  расстояние между тарелками выбрано правильно.

Действительную нагрузку сливного устройства по жидкости рассчитываем по уравнению

 

Действительная величина подпора жидкости над сливным  порогом 

 

Мало отличается от ранее  рассчитанной h_сл =0,016

Проверим  работоспособность  сливного устройства тарелки. Для этого  рассчитаем скорость жидкости в сливном  устройстве:

 

где F_сл = 0,412 площадь сливного устройства.

В соответствии с зависимостью и данным таблицы комплекс равен

Следовательно, все условия  работоспособности соблюдаются и захлебывания сливного устройства не произойдет.

Скорость жидкости в зазоре между основанием тарелки и нижней кромкой сливного стакана рассчитываем по формуле:

 

Из приведенных расчетов следует. Что выбранная однопоточная тарелка обеспечит нормальную работу сливных устройств.

Сопротивление сухой тарелки  определяется по уравнению:

 

где скорость пара в паровых  патрубках равна

 

Коэффициент сопротивления  для клапана диаметром d_к=100мм  составит

 

величина перепада уровня жидкости на тарелке в соотношении  с уравнением

 

Здесь длина пути жидкости на тарелке принята l=0,3м.

Сопротивление слоя жидкости на тарелке рассчитываем по уравнению:

 

Общее сопротивление тарелки  равно 

 

Для окончательного выбора колонны определим количество тарелок  в ней:

 

Здесь величина КПД тарелки  ƞ=0,65 при значении . Общая высота колонны при этом будет равна

Н=(n_n-1)·Н_т+Н_сеп+Н_куб=(21,95-1)·0,6+1+2,5=4,1 м

Таким образом, результаты расчеты  показали, что исходным данным отвечает ректификационная колонна диаметром D= 2200мм, высота Н=4м с колпачковыми тарелками ТСК-Р.

4.2 Графическая  часть

Чертеж ректификационной  колпачковой  тарелки представлен в Приложении ( КП 280202.004 )

Заключение

Физические способы применяются  в тех случаях, когда газовый  поток содержит вредные примеси  в виде пыли (размеры частиц 5-50 мкм), тумана и дыма (размеры частиц 0,1 -5мкм). Эти методы основаны на осаждении  твердых частиц и мелких капель тумана на поверхности пылеуловителей и  фильтрующих элементов. С этой целью  используют пылеуловители и фильтры  различной конструкции.

Физические методы очистки газовых  потоков от вредных примесей широко распространены на обогатительных фабриках, металлургических заводах, тепловых электростанциях, сжигающих уголь и мазут, на предприятиях деревообработки, в шинной промышленности и в производстве резиновых технических  изделий.

Физические методы очистки газовых  потоков от вредных примесей широко распространены на обогатительных фабриках, металлургических заводах, тепловых электростанциях, сжигающих уголь и мазут, на предприятиях деревообработки, в шинной промышленности и в производстве резиновых технических  изделий.

Выбор метода очистки газового потока осуществляется после того, как определяются основные характеристики взвешенных частиц — пыли или тумана. В случае пыли к ним относятся: размеры частиц, слипаемость, способность к абразивному износу поверхности оборудования, смачиваемость водой, электрическая проводимость, способность к самовозгоранию и взрыву. 
 В соответствии с основными характеристиками пыли и ее концентрацией в газовом потоке осуществляется выбор оборудования и способа пылеулавливания. 
 В данной курсовой работе проводится расчет оборудования для сухих методов очистки. В качестве оборудования для сухих методов очистки используют циклоны, тканевые фильтры, электрофильтры, ректификационные колонны. 
 В данной работе приведен расчет 3-х ступенчатой системы очистки с расчетом и подбором оборудования. 
 Циклоны являются наиболее распространенным аппаратами газоочистки, широко применяются для отделения пыли от газов и воздуха в самых различных отраслях промышленности. При наибольших капитальных затратах и эксплуатационных расходах циклоны обеспечивают очистку газов эффективностью 70-95%. Основными элементами циклонов являются корпус, выхлопная труба и бункер.

В качестве первой ступени очистки  был выбран циклон ЦН-24. В данном расчете рассматривается циклон марки ЦН-24, который является 1 ступенью газоочистки. Выбирается самый дешёвый  циклон, при этом определяют его  конструкционный коэффициент, диаметр  циклона, скорость газа в циклоне, число  циклонов в установке.

В качестве второй степени очистки  был выбран тканевый фильтр типа ФРКДИ-550 с основными параметрами F = 550 м²; п = 1 шт; z = 216 шт.

Тканевые фильтры представляют собой вертикально расположенные  секции рукавов, помещённые в герметический  стальной корпус прямоугольного или  круглого сечения. При прохождении  запылённого газа через фильтровальную ткань твёрдые части постепенно осаждается в порах между волокнами, сцепляются друг с другом и образуют пористую перегородку, обеспечивающую совместно с тканью хорошую степень  очистки газа. Тканевые фильтры работают в диапазоне температур, верхний  предел которых определяется температуростойкостью фильтровального материала.

В качестве третей ступени очистки  был выбран электрофильтр типа УГМ 2-3,5.

Электрофильтры, предназначены для  высокоэффективной очистки технологических  газов и аспирационного воздуха, от твёрдых и туманообразных загрязнений (пылей, туманов), выделяющихся при технологических процессах(сушке, обжиге, агломерации, сжигании топлива л т.д.). Электрофильтры устанавливают как аппараты второй ступени очистки, обеспечивающие эффективность улавливания до 0,99%. 
         Электрофильтр выбирается руководствуясь минимальными затратами электроэнергии среди выбранных фильтров УГМ-2-35, С-3,5, ШМК-2 выбираем УГМ2-3,5, т.к затраты электроэнергии у него меньше выбранных всех. Затрата равна 0,49 кВт. Дальше определяется относительная плотность газа, напряжённость электрического поля и т.д. Общая степень очистки равна 0,9 %. Следовательно, требуемую степень очистки газа при заданных условиях удовлетворяет выбранный электрофильтр УГМ2-3,5ск.

                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

1. Белевецкий А.Н.  Проектирование газоочистных сооружений.- Л. Химия, 1990г.
2. Ветошкин А.Г. Техника защиты окружающей среды .- Пенза ПГТУ, 2003г.
3. Таранцева К.Р. Инженерные методы защиты атмосферы, учебное пособие, Пенза 2005г.
4. Таранцева К.Р., Таранцев К.В., Талалаева Н.В. Инженерные методы защиты атмосферы, пособие по курсовому проектированию Пенза 2005г.
5. Тимонин А.С. Основы расчета и конструирования хямшсотехнологического и природоохранного оборудования: Справочник: - Калуга: Изд.-во И. Бочкаревой, 2002г.
6. Тимонин А.С. , Инженерно-эколлогический справочник: Издательство Бочкаревой П., 2003г.
7. Ульянов В.М. Экология.- Н. Новгород: НГТУ, 2000г.
8. Шаприцкий В.Н. Защита атмосферы в металлургии М.: Металлургии, 1984г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ