Рафинация касторового масла

Кінцева температура води, ⁰С         t_в.н = 34,5

Кінцева температура конденсату, ⁰С        t_кон = 36,5

Вміст вологи в олії, %:

      початковий          α₂ = 1,0

      кінцевий          α₃ = 0,05

Питома  ентальпія перегрітої водяної пари при залишковому тиску Р_а = 8,0 кПа і температурі t_в.п = 80⁰С         і = 2648 кДж/кг

Питома  ентальпія перегрітої водяної пари при залишковому тиску Р_а =8,0 кПа і температурі t_нас=41,5⁰С        і₀ = 2570 кДж/кг

Питома  теплота пароутворення при температурі t_нас=41,5⁰С  r = 2406 кДж/кг 

      Маса  водяного пару, що пуступає в конденсатор:[8]

     Д = (G ·(α₂ - α₃))/100 = (10000·(1 – 0.05)/100 = 95 кг/год

     Маса  пару в пароповітряної суміші приймається  П = 0,22 кг/кг [8].

     Маса  повітря складає 10% від маси водяного пару[8]:

     G_пов = 0,1· Д =0,1· 95 = 9,5 кг/год

     Маса  пароповітряної суміші, що виноситься з конденсатору [8]:

     G_см = G_пов /(1 – П) = 9,5/(1 – 0,22) = 12,2 кг/год

     Маса  пари, що конденсується в конденсаторі [8]:

     Д_к = Д - G_см - G_пов = 95 – 12,2 – 9,5 = 92,3 кг/год

     Сумарна витрата тепла в конденсаторі приймається Q = 211056 кДж/кг [8].

     Витрата води складає [8]:

     W = Q / (t_в.н - t_в.н) · 4,19 = 232000 / (34,5 – 27) · 4,19 = 7380 кг/год = 7,4 м³/год

     Середня різниця температур складає [8]:

     Δt_сер  = [(80 – 34,5) – (41,5 – 34,5)] / [2,3lg ((80 – 34,5)/(41,5 – 34,5)] = 20,6 ⁰С

     Коефіціент тепловіддачі за даними умовами приймається К = 800 Вт/м²·К [12]

     Поверхня  теплообміну складає [8]:

     F = Q / K· Δt_сер = 211056 / 800·20,6 = 12,2 м²

     До  установки приймається кожухотрубний  конденсатор поверхнею теплообміну F = 13 м². 

6.7 Розрахунок резервуарів 

     Кількість та ємність резервуарів визначаються багатьма факторами:

- добовий та  річний вантажообіг жирів та  хімічної сировини

- нормативні запаси зберігання

- асортимент  жирів

- нерівномірність  надходження вантажів

- тип транспорта

- максимально  можлива однотипність резервуарів[8]

     Розрахункова  місткість резервуару визначається за формулою:

     V_p = G_m · N_з · k / ρ · φ

     де  G_m – масова витрата, т/добу

     N_з – розрахунковий запас, діб

     k – коефіцієнт нерівномірності надходження вантажів

     ρ – щільність продукту, т/м³

     φ – коефіцієнт заповнення резервуару (приймається φ=0,95)

     Визначимо потреби у місткості резервуарів:

       Визначимо параметри резервуарів  Б1:

     V_p = 25*3*1,3/0,908*0,95 = 95,5 (м³)

     Приймаємо типовий сталевий вертикальний циліндричний резервуар з наступними параметрами:

• номінальна місткість - 100 м³
• корисна місткість - 105 м³
• внутрішній діаметр – 4730 мм
• висота корпусу – 5980 мм
• маса – 5,44 т
• витрата металу на 1 м³ місткості – 51,8 кг

 

     Визначимо потрібну місткість резервуару Б10 для  лимонної кислоти:

Витрата 15 % розчину лимонної кислоти складає 0,33 кг/т. Отже, добова потреба в розчині складає 0,00363 т/доб. Об’єм резервуару: [11]

V_p = 0,00363*39*1,3 / 1,542*0,95 = 0,125 м³

Визначимо потрібну місткість резервуару Б3 для  розчину лугу:

V_p = 0,5687*2*1,3 / 1,07*0,95 = 1,5 м³ 

 Специфікація  технологічних ємкостей представлена у таблиці 6.8 [12]

 

Таблиця 6.8 – Специфікація технологічних ємкостей

 

Продовження таблиці 6.8

 

Продовження таблиці 6.6

 

      6.7 Вибір відцентрових  насосів 

     Для даної технологічної схеми продуктивність насосів визначається величиною  завантаження апаратів для проведення однієї операції, а також тривалістю завантаження сировини та матеріалів.

     Виходячи  з цього, можна встановити однакові відцентрові насоси для олії: насоси Н3, Н5, Н6, Н7, будуть мати однакові характеристики.

     Діаметри  всмоктуючого та нагнітаючого трубопроводів  визначають за     продуктивностю насосу та рекомендуємій швидкості руху рідини в трубопроводі [8]:

     

     де  Q_V – подача насосу, м³/год

     ω – швидкість руху рідини в трубопроводі, м/с 

     За  таблицею [8] приймаємо динамічну в’язкість для касторової олії, і визначаємо рекомендуєму швидкість руху олії в трубопроводі.

     Приймаємо наступні значення швидкостей:

• для всмоктуючого трубопроводу – ω_вс = 0,7 м/с
• для нагнітаючого трубопроводу – ω_н = 1,8 м/с

     Внутрішні діаметри всмоктуючого та нагнітаючого трубопроводу відповідно будуть:

     

     

     Визначаємо  гідродинамічний режим руху рідини в трубопроводах:[8]

     Re_вс = ω_всd_вс/ν

     Re_н = ω_нd_н/ν

     Re_вс = 0,7*0,1/0,0000498 = 1405,6 < 2300 – режим ламінарний

     Re_н = 1,8*0,063/0,0000498 = 2277,1 < 2300 - режим ламінарний

     Розрахунок  необхідного напору проводять за рівнянням:[8]

     Н = Н_п + (р₂ – р₁) / ρg + h_п.вс. + h_п.н

     де  Н_п – висота підйому рідини

     р₂ та р₁ – відповідно тиск середовища у просторі нагнітання та всмоктування

       h_п.вс. та h_п.н. – відповідно втрати напору у всмоктуючому та нагнітаючому трубопроводах

     g – прискорення свободного падіння

     Втрати  напору на створення швидкості потоку через його мале значення не враховуються.

     Для розрахунку приймається висота підйому  рідини Н_п = 10 м.

     Різниця у тисках середовища у просторі нагнітання та всмоктування приймається рівною 0.

     Втрати  напору розраховують за формулою:[8]

     `

     λ – коефіцієнт гідравлічного тертя

     l – довжина трубопроводу

      - сума коефіцієнтів місцевих  гідравлічних опорів

     ω – швидкість руху рідини в трубопроводі, м/с

     g – прискорення свободного падіння

     Місцеві гідравлічні опори:[8]

А) на всмоктуючому трубопроводі

- вихід  з резервуару – 2,2

- конфузор  – 0,4

- відвід  – 0,9

- тройник  – 0,2

- задвижка - 0,5

Всього  – 4,2.

Б) на нагнітіючому трубопроводі

- дифузор  – 0,4

- тройник  (при повороті рідини) – 1,5

- тройник  (при прямому тоці) – 0,3

- задвижка  – 0,5

- вентиль  – 4,1

- відвід  – 6,0

- вхід  в резервуар – 1,0

Всього  – 13,8.

Втрати  напору на всмоктуючому трубопроводі:

h_п.вс. = [(64/1405,6)*10/0,1+4,2]*0.7²/(2*9.81) = 0.22 м

h_п.н. = [(64/2277,1)*10/0,063+13,8]]*1.8²/(2*9.81) = 3.02м

Напор насосу:

Н = 10+0,22+3,02 = 13,24 м.

Потужність  електродвигуна: [8]

     N = Q_V  · H · ρ · k₃ / (102 ·k_н · k_п)

     Q_V - подача насосу, м³/год

     Н – напор насосу, м

     k₃ – коефіцієнт запасу (k₃ = 1,25)

     k_н – КПД насосу (0,65)