Разработка установки для производства тетрахлорэтилена мощностью 2000 т/г
7.2 Конструктивный расчет аппарата
Рассчитаем мольную массу выходящего потока:
Найдем среднюю плотность смеси по уравнению Менделеева-Клаперона:
, где
р = р0+ризб
ризб = 375 мм.рт.ст
Определим секундный объемный расход:
(7.1)
Средняя динамическая вязкость среды:
где G1 и µ1 - расход и динамическая вязкость хлора [1, с. 295]; G2 и µ2 - расход и динамическая вязкость четыреххлористого углерода [3, с. 38]; G3 и µ3 - расход и динамическая вязкость перхлорэтилена [3, с. 188]; G - общий расход.
Примем, что катализатор имеет форму сферических частиц, диаметром 5 мм. Катализатор является высоко пористым, поэтому его плотность определяется по формуле:
,
где = 3990 кг/м3 [7, с. 118]
Скорость потока, при которой сопротивление слоя становится равным весу слоя, приходящегося на единицу площади поперечного сечения, и при которой частицы неподвижного слоя переходят во взвешенное состояние, называется критической скоростью или скорость псевдоожижения. Критическая скорость для слоя сферических частиц определяется из уравнения (3.49) [2, с. 102]:
(7.2)
Это уравнение справедливо при средней порозности неподвижного слоя, равной 0,4 и дает погрешность 20%.
(7.3)
Подставим значение Ar в формулу 7.2, найдем критическое значение критерия Рейнольдса:
Найдем значение критической скорости:
Рабочая скорость определяется по уравнению:
Далее определим суммарное сечение всех трубок в аппарате:
Количество трубок определяется по формуле:
Зная рабочую скорость и время контакта, определим рабочую высоту трубок:
Доля полезного сечения всех трубок от общей площади аппарата f = 0,25
Необходимая площадь поперечного сечения реактора:
S = Sтр /f = 0,2/0,25=0,8 м2
Следовательно, диаметр кожуха определяется:
где f - отношение площади сечения трубного пространства к площади сечения всего аппарата, равное 0,25. Полученное значение округлим до ближайшего числа, отвечающего общепринятым государственным стандартам.
Таким образом, диаметр кожуха D =1000 мм. Длина труб l = 4000 мм. Общая высота аппарата Н1 = 5920 мм.