Розрахунок тарілок колон ректифікацій Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни
170500 - «Машини та апарати хімічних виробництв» очної та заочної форм навчання.
Голова РІС Проректор__________________________
__________С.И.Перевощиков «_____» _______________________2004 р.
Розглянуто на засіданні кафедри ТНГС
Протокол №________від «____»_____2004
Автори: Таранова Л.В. Зав.кафедрою ТНГС
Розглянуто на методичному засіданні
комісії технологічного інституту
Протокол №_____від «____» ______2004 р.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ Укаїни
Державний освітній заклад вищої професійної освіти
«ТЮМЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАФТОГАЗОВИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
Розрахунок тарілок ректифікаційних колон Методичні вказівки для практичних занять з дисципліни «Машини та апарати хімічних виробництв» для студентів спеціальності
170500 - «Машини та апарати хімічних виробництв» очної та заочної форм навчання.
Тарілчасті колонні апарати використовують для проведення процесів ректифікації, абсорбції, десорбції. За конструкцією – це вертикальні колонні апарати, усередині яких змонтовані тарілки різних конструкцій.
Тарілки можна розділити на дві великі групи: контактні масообмінні пристрої, що працюють із переливними пристроями та тарілки провального типу, що працюють без переливних пристроїв. До першої групи належать ковпачкові, клапанні, ситчасті тарілки та їх різновиди; до другої групи належать гратчасті тарілки. Тарілки різних груп розраховуються з використанням різних методик.
Тарілки зкапсульними ковпачками набули найбільш широкого поширення завдяки своїй універсальності та високій експлуатаційній надійності; вони досить ефективні, але металомісткі та складні у монтажі. Тарілки, які збираються з S-подібних елементів, встановлюються переважно в колонах великих діаметрів. Порівняно з капсульними ковпачками вони менші металомісткі, а їх продуктивність на 20-30% вище.
Клапанні тарілки в порівнянні з ковпачковими мають більш високу ефективність та на 20-40% більшу продуктивність. Основною відмінністю тарілок цього типу від контактних пристроїв інших типів є можливість роботи при мінливих навантаженнях парової фази. Клапанні тарілки використовують у колонах, що працюють при атмосферному та підвищеному тиску при роботі з середовищами, не схильними до смолоутворення та полімеризації, щоб уникнути прилипання клапана до тарілки.
Ситчасті тарілки мають досить високу ефективність, малий гідравлічний опір та низьку металоємність. Вони застосовуються переважно в колонах, що працюють при атмосферному тиску та під вакуумом; щоб уникнути забиття отворів рекомендується використовувати чисті рідини.
Гратчасті тарілки провального типу мають продуктивність, в 1,5-2 рази більшу, ніж ковпачкові тарілки та низьку металомісткість. Їхня ефективність досить висока, але вони працюють у вузькому діапазоні робочих швидкостей. Тарілки цього типу рекомендується застосовувати при великих навантаженнях колони по рідкій фазі.
ПОРЯДОК РОЗРАХУНКУ ТАРЕЛОК, ПРАЦЮЮЧИХ З ПЕРЕЛИВНИМИ ПРИСТРОЯМИ
Тарілки, що працюють з переливними пристроями: ковпачкові, клапанні та ситчасті, розраховують за однією загальною методикою, дотримуючись наступного порядку розрахунку.
1.1. Вибирають тип тарілки та її параметри (табл. 1.7,1.8, 1.9) залежно від робочої площі тарілки (FР), яка визначається за формулою:
де:VП- об'ємна витрата парової фази, м³/с;
ωР- швидкість парового потоку в робочому перерізі колони (м/с); при цьому за робочий переріз колони приймають площу основи тарілки, на якій встановлені контактні елементи (без урахування площі зливних пристроїв).
Об'ємна витрата пари (VП) в колоні, визначають залежно від масової витрати (GП, кг/с) та щільності пара (
Швидкість пари в робочому перерізі розраховують за такою формулою:
, м/с (1.3)
де:φ- фактор спінюваності (знаходять за табл. 1.5 залежно від типу процесу, що протікає);
С- коефіцієнт, який визначається графічно з урахуванням відстані між тарілками (див. рис 1.1);
При виборі відстані між тарілками (HТ) використовують рекомендації табл. 1.1; якщо колона вимагає частого чищення або ремонту, то ця відстань рекомендується приймати 0,6 м. та надійності роботи зливного пристрою.
Додаткові дані для визначення відстані між тарілками