Расчет гидравлического сопротивления волокнистого фильтра для очистки раствора МДЭА от твердых взвешенных частиц

Исходные данные:

расход раствора –70 м³/час

средняя температура раствора –50ºС

плотность раствора –1045 кг/м³

вязкость раствора –0,029 н*сек/м³

 

Характеристики аппарата:

диаметр фильтрующего стакана – 0,5м

высота стакана –1,2м

 

Для улавливания угольной пыли из рабочего раствора используем нетканый волокнистый фильтровальный материал типа «Вискозные растворы ».

 

Для большинства пористых фильтров характерен режим вязкого течения (Re <1) , для которого выполняется основной линейный закон фильтрации Дарси:

U= x ,

где U – линейная скорость фильтрации

x - коэффициент, проницаемости , величина , постоянная для данной пористой среды (волокнистого фильтра ) (м²)

μ – вязкость среды (нсек/м²)

H- толщина (м).

 

Исходя из воздухопроницаемости, равной 13010^-3 м³/м²сек, используемого фильтровального материала и зная, что воздухопроницаемость равна скорости фильтрации при перепаде давления ΔΡ = 50 н/м² = 5 мм вод.ст., находим его коэффициент проницаемости :

 

x = = (0,131,8110^-5410^-3)/50 = 1,8810^-10 м²

 

Затем определяем сопротивление одного слоя фильтровального материала при прохождении через него рабочего раствора, используя полученное значение коэффициента проницаемости.

Линейная скорость раствора равна:

U _р= 70 / (36003,140,51,2) = 10,310^-3 м/сек

ΔΡ_р = (10,310^-30,029410^-3 )/1,8810^-10 =6360 н/м² =0,064 аm

 

Сопротивление стационарного слоя осадка на ткани при ламинарном режиме течения определяем по уравнению Козени-Кармана :

,

где q_п.с.- масса осадка, накопленного на 1 м² поверхности ткани между циклами регенерации, кг/м²

p_ч – плотность частиц, кг/м³

ε_п.с.- кажущаяся пористость слоя осадка на ткани в долях средний квадратичный (средний по поверхности) радиус частиц, м.

 

Задаемся массой осадка, накопленного на 1 м² - q_п. = 5 кг

(ориентировочный слой осадка – 10 мм)

p_ч= 1300 кг/м³

r_п = 25 мкм

ε_п.с = 0,6

ΔΡ_п.с. = (450,029(1-0,6) 10,310^-35) / (13000,6³ (2510^-6)²)

ΔΡ_п.с. = 1,53 10⁵ н/м² = 1,53 am

 

Суммарное сопротивление одного слоя фильтра при 5 кг/м² осажденного осадка равно:

ΔΡ = 1,53 + 0,064 = 1,594 ат

 

Сопротивление используемых трех слоев равно:

ΔΡ = 1,53 + 0,0643 = 1,72 ат

Таким образом, максимальное количество осажденного на фильтре осадка не должно превышать 5 кг/м² (слой осадка ≈10 мм).

Для осуществления обвязки тканевого фильтра, имеющего диаметры патрубков

D_усл = 300мм и трубопроводов d _усл = 100мм, используя стандартный ряд согласно ГОСТ 17378 принят переход концентрический, имеющим следующие значения:

S_СТ = 10мм D_усл = 300мм D_нар = 325мм

S_СТ = 4мм d _усл = 100мм d_нар = 108мм

Р _усл = 6,3 МПа l_отв = 140мм

 

5 Стандартизация

В дипломном проекте показаны сырье и материалы применяемые в процессе технологического производства и при изготовлении основного и вспомогательного оборудования. Стремясь снизить издержки, при проектировании и изготовлении многие детали и узлы приняты стандартизированными. Данные приведены в таблице № 6.

 

 

Таблица № 6 Характеристика сырья ,материалов,полупродуктов

 

Наименование сыpья, матеpиалов, полупpодуктов,	Обозначение (наименование) стандаpта, технических условий, pегламента или методики подготовки сыpья.	Наименование показателей обязательных для пpовеpки	Ноpмы показателей по НТД
1 Газы гоpючие пpиpодные.	ГОСТ 5542-87	Компонентный состав: (объемные СН4 доли) С2Н6 С3Н8 С4Н10 СО2 N2 Теплота сгоpания Массовая концентpация сеpоводоpода.   Массовая концентpация меpкантановой сеpы	85.90 - 98.76 % 0.15 - 7.75 % 0.06 - 2.39 % 0.02 - 0.20 % 0.0 - 0.5 % 0.08 - 0.4 % не более 5.0 % не менее 7600 ккал/м3 0.02 г/м3 не более 0.036 г/м3
2 Сжатый воздух для нужд КИП и А класс 1	ГОСТ 17433 - 80	Содеpжание твеpдых частиц. Темпеpатуpа точки pосы	не более 1 мг/м3   на 10 гpадусов ниже минимальной температуры окpужающей сpеды.
3Метилдиэтаноламин (МДЭА)	ТУ-2423-001-43009543-2001	Массовая доля МДЭА пиперазина воды	80-85% 10-12% 5-8%
Аммиак жидкий	ГОСТ 6221-90	Массовая доля - аммиака - воды - масла - железа	не менее 99,9% не более 0,1 % не более 2 мг/дм3 не более1мг/дм3
Сталь ВСт 3 пс	ГОСТ 19903-74	Угольный адсорбер - обечайка - крышка - днище	Рраб= 0,6 МПа Рпроб = 0,9 МПа Траб = 50ºС
Сталь 12Х18Н10Т	ГОСТ 5632-72	Тканевый фильтр - обечайка - крышка - днище	Рраб= 0,4 МПа Рпроб = 0,6 МПа tраб = 50ºС
Сталь ВСт 3 пс 2	ГОСТ 24379.1 80	Болты анкерные	[σ]к =176МПа при t =50ºС
Сталь ВСт 3 пс 2	ГОСТ 12815-80	Фланцы арматуры, соеденительных частей и трубопроводов	Русл = 0,1÷20,0 МПа
Сталь 35Л	ГОСТ 24379.1- 80	Болты, гайки
Сталь 12Х18Н10Т	ГОСТ 10494-63	Шпильки	[σ]к=182МПа при t =50ºС
Сталь 12Х18Н10Т	ГОСТ 9064-69	Гайки	[σ]к=182МПа при t =50ºС
Сталь ст20	ГОСТ 8731-87	Трубы бесшовные горячедеформированные

 

6 Монтаж и ремонт оборудования

 

6.1 Организация ремонтов

В процессе эксплуатации оборудования детали постоянно изнашиваются и изменяются под влиянием внешних нагрузок, внутренних технологических напряжений и коррозионного воздействия. Этот износ характеризуется отклонениями размеров и формы деталей, изменением механических и химических свойств поверхностных и внутренних слоев деталей. Износ устраняется ремонтом или заменой данного узла. Поэтому для поддержания в рабочем состоянии технологического оборудования необходим комплекс организационных и технических мероприятий по обслуживанию и ремонту машин и аппаратов, трубопроводов и арматуры. Наиболее распространенным таким комплексом является система планового предупредительного ремонта (ПНР). При этом мероприятия по обслуживанию и ремонту оборудования проводятся по заранее составленному плану для обеспечения безотказной работы оборудования.

Для каждого конкретного производства система ППР реализуется в виде графика, составляемого на один год службой главного механика, с учетом pекомендованных заводами-изготовителями гpафиков пpобегов и пpостоев обоpудования, а также pазpаботанными и действующими на пpедпpиятиях инстpукциями и пpавилами по эксплуатации и pемонту обоpудования и pекомендациями заводов-изготовителей обоpудования.