Реферат Курсовая Конспект
Технологическая схема выпарной установки - раздел Высокие технологии, Общие Положени...
|
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Технологическая схема выпарной установки
В химической промышленности для концентрирования растворов нелетучих и мало летучих веществ широко применяется процесс выпаривания. Наиболее целесообразно для этого использовать многокорпусные выпарные установки непрерывного действия (МВУ). МВУ состоят из нескольких корпусов, в которых вторичный пар предыдущего корпуса используется в качестве греющего пара для последующего корпуса. В этих установках первичным паром обогревается только первый корпус. В многокорпусных выпарных установках достигается значительная экономия греющего пара по сравнению с однокорпусными установками той же производительности.
Принципиальная технологическая схема трехкорпусной вакуум-выпарной установки непрерывного действия представлена на рис.1.1.
Исходный раствор подается из емкости 1 центробежным насосом 2 через теплообменник 3 в первый корпус выпарной установки 4. В теплообменнике 3 исходный раствор нагревается до температуры близкой к температуре кипения раствора в первом корпусе выпарной установки.
Первый корпус установки обогревается свежим (первичным) паром. Вторичный пар, образующийся при кипении раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего пара во второй корпус 5; сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Аналогично упаренный раствор из второго корпуса подается в третий корпус 6 , обогреваемый вторичным паром второго корпуса. Упаренный до конечной концентрации в третьем корпусе готовый продукт поступает из него в емкость 10. По мере прохождения из корпуса в корпус давление и температура пара понижаются, и из последнего (третьего) корпуса пар с низким давлением отводится в барометрический конденсатор смешения 7, в котором при конденсации пара создается вакуум. Раствор и вторичный пар перемещаются из корпуса в корпус самотеком благодаря общему перепаду давления, возникающего в результате избыточного давления в первом корпусе и вакуума в последнем. Воздух и неконденсирующиеся газы, поступающие в установку с охлаждающей водой (в конденсаторе) и через неплотности трубопроводов, отсасываются через ловушку 8 вакуум-насосом.
Смесь охлаждающей воды и конденсата сливается самотеком через барометрическую трубу в бак-гидрозатвор 9.Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов и теплообменника выводится с помощью конденсатоотводчиков.
Задание на расчет выпарной установки
Цель расчета выпарной установки – расчет материальных потоков, затрат тепла и энергии, размеров основного аппарата, расчет и выбор вспомогательного оборудования, входящего в технологическую схему установки.
Задание на курсовое проектирование
Рассчитать и спроектировать трехкорпусную выпарную установку непрерывного действия для концентрирования раствора хлористого натрия по следующим данным:
1. Производительность установки по исходному раствору –10 т/ч;
2. Концентрация раствор: начальная – 4 % масс.; конечная – 14 % масс.;
3. Давление греющего пара – 0,4 МПа;
4. Давление в барометрическом конденсаторе – 0,02 МПа;
5. Раствор подается в первый корпус подогретым до температуры кипения.
2 Определение поверхности теплопередачи
выпарныхаппаратов
Технологический расчёт выпарных аппаратов заключается в определении поверхности теплопередачи. Поверхность теплопередачи выпарного аппарата определяется по основному уравнению теплопередачи
, (2.1)
где – поверхность теплопередачи, м2; – тепловая нагрузка, Вт; – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2∙К); – полезная разность температур, К.
Для определения тепловых нагрузок, коэффициентов теплопередачи и полезных разностей температур необходимо знать распределение упариваемой воды, концентрации растворов по корпусам и их температуры кипения. Первоначально определим эти величины по материальному балансу, в дальнейшем уточним их по тепловому балансу.
2.1 Расчёт концентраций выпариваемого раствора
Производительность установки по выпариваемой воде определяем по формуле:
, (2.2)
где – производительность по выпаренной воде, кг/с; – производительность по исходному раствору, кг/с; – соответственно начальная и конечная концентрация раствора, масс. доли,
кг/с.
На основании практических данных принимаем, что выпариваемая вода распределяется между корпусами в соотношении
Тогда:
Проверка:
W1+W2+W3= W; 0,6 + 0,66 + 0,72 = 1,98 кг/с.
Рассчитываем концентрации растворов в корпусах:
Концентрация раствора в третьем корпусе должна соответствовать заданной концентрации упаренного раствора .
Выбор конструкционного материала
В качестве конструкционного материала выбираем стойкую в среде кипящего раствора NaCl в диапазоне рабочих концентраций сталь марки Х18Н10Т. Коэффициент теплопроводности этой стали 25,1 Вт/м∙К.
РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Расчет барометрического конденсатора
Для создания вакуума в выпарных установках применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качество охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 ºС). Смесь охлаждающей воды и конденсата выходит из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянного вакуума в системе вакуум-насос постоянно откачивает неконденсирующиеся газы.
Расчет диаметра барометрического конденсатора
Диаметр барометрического конденсатора ‚ определяем из уравнения расхода
, (3.2)
где – плотность пара, кг/м3 выбираемая по давлению пара в конденсаторе Pбк; – скорость пара, м/с, принимаемая в пределах 15 ÷ 25 м/с.
По нормалям НИИХИММАШа подбираем барометрический конденсатор диаметром dбк = 600 мм с диаметром трубы dбт = 150 мм.
Таблица П 11 Техническая характеристика центробежных насосов
Марка | Q, м3/с | Н, м.ст. жидкости | n, 1/с | Электродвигатель | |||
тип | ,кВт | ||||||
Х 2/25 | 4,2∙10-4 | – | АОЛ–12–2 | 1,1 | – | ||
Х 8/30 | 2,4∙10-3 | 17,7 | 48,3 | 0,5 | АО2–32–2 – ВАО–32–2 | – 0,83 | |
Х 20/18 | 5,5∙10-3 | 10,5 13,8 | 48,3 | 0,6 | АО2–31–2 – ВАО–31–2 | – 0,82 | |
Х 20/31 | 5,5∙10-3 | 48,3 | 0,55 | АО2–41–2 – ВАО–41–2 | 5,5 5,5 | 0,87 0,84 | |
Х 20/53 | 5,5∙10-3 | 34,4 | 48,3 | 0,5 | АО2–52–2 – ВАО–52–2 | 0,84 0,87 | |
Х 45/54 | 1,25∙10-2 | 32,6 | 48,3 | 0,6 | АО2–62–2 АО2–71–2 АО2–72–2 | 0,88 0,88 0,89 |
Таблица П 12 Техническая характеристика центробежных многоступенчатых секционных насосов
Марка | Q, м3/с | Н, м.ст. жидкости | n, 1/с | , кВт | |
ЦНС 13–70 | 3,61∙10-3 | 0,48 | 5,4 | ||
ЦНС 38–44 | 1,05∙10-2 | 0,67 | 7,0 | ||
ЦНС 38–66 | 1,05∙10-2 | 0,67 | 10,5 | ||
ЦНС 60–50 | 1,67∙10-2 | 0,67 | 13,0 | ||
ЦНС 60–75 | 1,67∙10-2 | 0,67 | 19,5 |
Таблица П 13 Техническая характеристика вакуум-насосов типа ВВН
Типоразмер | Остаточное давление, мм.рт.ст. | Производительность, м3/мин | Мощность на валу, кВт |
ВВН–0,75 | 0,75 | 1,3 | |
ВВН–1,5 | 1,5 | 2,1 | |
ВВН–3 | 6,5 | ||
ВВН–6 | 12,5 | ||
ВВН–12 | |||
ВВН–25 | |||
ВВН–50 |
Таблица П 14 Характеристика осевых циркуляционных насосов для выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией раствора
Номинальная поверхность теплопередачи, м2, в трубах длиной 6,0 м, диаметром 38×2 мм | Марка насоса, обеспечивающая скорость циркуляции раствор не менее 2,0 м/с | Подача насоса, м3/с | Мощность электродвигателя, кВт |
25, 40 | ОХ2–23Г | 0,111 | |
63, 100 | ОХ6–34Г | 0,278 | |
125, 160 | ОХ6–34Г | 0,444 | |
200, 250 | ОХ6–46Г | 0,693 | |
315, 400 | ОХ6–54Г | 0,971 | |
500, 630 | ОХ6–70ГС–1 | 1,75 | |
ОХ6–70ГС–2 | 2,22 | ||
ОХ6–87Г–2 | 2,78 |
Таблица П 15 Типы выпарных трубчатых аппаратов (по ГОСТ 11987—81)
Тип | Наименование | Исполнение | Назначение |
Выпарные трубчатые аппараты с естественной циркуляцией Выпарные трубчатые аппараты с принудительной циркуляцией Выпарные трубчатые аппараты пленочные | 1 — с соосной двухходовой греющей камерой 2-е вынесенной греющей камерой 3 — с соосной греющей камерой и солеотделением 1 — с вынесенной греющей камерой 2 — с соосной греющей камерой 1 — с восходящей пленкой 2 — со стекающей пленкой | Упаривание растворов, не образующих осадка на греющих трубках, а также при незначительных накипообразованиях на трубках, удаляемых промывкой Упаривание растворов, выделяющих незначительный осадок, удаляемый механическим способом Упаривание растворов, выделяющих кристаллы и образующих осадок, удаляемый промывкой Упаривание вязких растворов или выделяющих осадок на греющих трубках, удаляемый механическим способом Упаривание вязких чистых растворов, не выделяющих осадок, а также при незначительных накипообразованиях на трубках, удаляемых промывкой Упаривание пенящихся растворов Упаривание вязких и термонестойких растворов |
Шаг и размещение трубок в греющих камерах должны
соответствовать размерам, указанным ниже:
Диаметр трубки d, мм 38 57
Шаг разбивки t, мм 48 70
Таблица П 16 Основные размеры выпарных аппаратов (по ГОСТ 11987—81)
F — номинальная поверхность теплообмена; D — диаметр греющей камеры; D1 — диаметр сепаратора; D2 — диаметр циркуляционной трубы; H — высота аппарата; Н1—высота парового пространства; d — диаметр трубы; l — длина трубы; М — масса аппарата
Техническая характеристика выпарного аппарата
с естественной циркуляцией и соосной греющей камерой
Схема аппарата (тип 1, испол-нение 1): |
(тип 1, исполнение 1)
F, м2 | D, мм, не менее | D1 мм, не более | D2 мм, не более | H мм, не более | M, кг, не более | |
l=3000 мм | L=4000 мм | |||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— |
1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – распределительная камера. |
Примечания. 1. Высота парового пространства H1 — не более
2000 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до
1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1.0 МПа. 3. Диаметр трубы d=38X2 мм.
Техническая характеристика выпарного аппарата с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2)
Схема аппарата (тип 1, исполнение 2): 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – Циркуляционная труба |
Примечания. 1. Высота парового пространства H1 — не более 2500 мм.
2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1.0 МПа. 3. Диаметр трубы d=38X2 мм.
F, м2 | D, мм, не менее | D1 мм, не более | D2 мм, не более | H мм, не более | M, кг, не более | |
l=4000 мм | l=5000 мм | |||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— |
Техническая характеристика выпарного аппарата с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой и солеотделением (тип 1, исполнение 3)
F, м2 | D, мм, не менее | D1 мм, не более | D2 мм, не более | H мм, не более | M, кг, не более | |
l=4000 мм | l=6000 мм | |||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— |
Примечания. 1. Высота парового пространства H1 — не более 2500 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1.6 МПа. 3. Диаметр трубы d=38X2 мм.
Схема аппарата (тип 1, исполнение 3): 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – Циркуляционная труба |
Техническая характеристика выпарного аппарата с принудительной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 2, исполнение I)
F, м2 | D, мм, не менее | D1 мм, не более | D2 мм, не более | H мм, не более | M, кг, не более |
Схема аппарата (тип 2, исполнение 1): 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – Циркуляционная труба; 4 электро-насосный агрегат. |
Примечания. 1. Высота парового пространства H1 — не более 3000 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1.0 МПа. 3. Диаметр трубы d=38X2 мм, длинна l=6000 мм.
Техническая характеристика выпарного аппарата с принудительной
циркуляцией и соосной греющей камерой (тип 2, исполнение 2)
F, м2 | D, мм, не менее | D1 мм, не более | D2 мм, не более | H мм, не более | M, кг, не более |
Схема аппарата (тип 2, исполнение 2): 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – Циркуляционная труба; 4 электро-насосный агрегат. |
Примечания. 1. Высота парового пространства H1 — не более 3000 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1.0 МПа. 3. Диаметр трубы d=38X2 мм, длинна l=6000 мм
F, м2 | D, мм, не менее | D1 мм, не более | H мм, не более | M, кг, не более | ||
при d=38X2 мм | при d=57X2,7 мм, l=7000 мм | |||||
l=5000 мм | l=7000 мм | |||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — | |||||
— | — |
Схема аппарата (тип 3, исполнение 1): 1 – греющая камера; 2 – сепаратор. |
Примечания. 1. Высота парового пространства H1 — не более 2500 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1.0 МПа.
Техническая характеристика выпарного аппарата со стекающей пленкой (тип 3, исполнение 2)
F, м2 | D, мм, не менее | D1 мм, не более | H мм, не более | H1, мм, не более | M, кг, не более | |
l=4000 мм | l=6000 мм | |||||
12,5 | ||||||
31,5 | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— | ||||||
— |
Примечания. 1. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до
1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1.0 МПа. 2. Диаметр трубы d=38X2
Схема аппарата (тип 3, исполнение 2): 1 – греющая камера; 2 – сепаратор; |
мм.
Таблица П 17 – Поверхностное натяжение σ (Н/м)
и плотность ρ (кг/м3) некоторых водных растворов
при различных концентрациях [в % (масс.)] и температурах
Раствор | Температура, °С | σ (при t = var) / ρ (при t = const = 20 °С) | |||
5% | 10% | 20% | 50% | ||
NаОН | 20/20 | 74,6∙10-3/1054 | 77,3∙10-3/1109 | 85,8∙10-3/1219 | —/1525 |
NaC1 | 18/20 | 74,0∙10-3/1034 | 75,5∙10-3/1071 | —/1148 | —/— |
Nа2SО4 | 18/20 | 73,8∙10-3/1044 | 75,2∙10-3/1092 | —/1192 | —/— |
NaNO3 | 30/20 | 72,110-3/1032 | 72,8∙10-3/1067 | 74,7∙10-3/1143 | 79,8∙10-3/— |
КСl | 18/20 | 73,6∙10-3/1030 | 74,8∙10-3/1063 | 77,3∙10-3/1133 | —/— |
K2CO3 | 10/20 | 75,8∙10-3/1044 | 77,0∙10-3/1090 | 79,2∙10-3/1190 | 106,4∙10-3/1540 |
NH4NO3 | 100/20 | 59,2∙10-3/1019 | 60,1∙10-3/1040 | 61,6∙10-3/1038 | 67,5∙10-3/1226 |
MgCl2 | 18/20 | 73,8∙10-3/1040 | —/1082 | —/1171 | —/— |
NН4С1 | 18/20 | 73,3∙10-3/1014 | 74,5∙10-3/1029 | —/1057 | —/— |
KOH | —/20 | —/1045 | —/1092 | —/1188 | —/— |
СаС12 | 18/20 | 73,7∙10-3/1014 | —/1084 | —/1178 | —/— |
Таблица П 18 – Основные размеры барометрических конденсаторов
Размеры | Внутренний диаметр конденсатора dбк, мм | ||||||||
Толщина стенки аппарата S | |||||||||
Расстояние от верхней полки до крышки аппарата a | |||||||||
Расстояние от нижней полки до днища аппарата r | |||||||||
Ширина полки d | — | — | |||||||
Расстояние между осями кон- денсатора и ловушки: | |||||||||
K1 | |||||||||
K2 | — | — | |||||||
Высота установки Н | |||||||||
Ширина установки Т | |||||||||
Диаметр ловушки D | |||||||||
Высота ловушки h | |||||||||
Диаметр ловушки D1 | — | — | |||||||
Высота ловушки h1 | — | — | |||||||
Расстояние между полками: | |||||||||
a1 | |||||||||
a2 | |||||||||
a3 | |||||||||
a4 | |||||||||
a5 | |||||||||
Условные проходы штуцеров: | |||||||||
для входа пара (А) | |||||||||
для входа воды (Б) | |||||||||
для входа парогазовой смеси (В) | |||||||||
для барометрической трубы (Г) | |||||||||
воздушник (С) | — | — | |||||||
для входа парогазовой смеси(И) | |||||||||
для выхода парогазовой смеси (Ж) | |||||||||
для барометрической трубы (Е) | |||||||||
Схемы барометрических конденсаторов:
а — с концентрическими полками (изготовляются диаметром 500 и 600 мм); 6 — с сегментными полками (изготовляются диаметром 800 — 2000 мм)
– Конец работы –
Используемые теги: Технологическая, Схема, выпарной, установки0.072
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Технологическая схема выпарной установки
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов