logo
Розділ 6

3.5. Розрахунок опори.

Розрахуємо орієнтовну масу апарата.

Маса обичайки (позиція 1 рис. 4 ))::

mоб = 0,785()Нaпρ

де Dз = 1,416 м – зовнішній діаметр колони; Dвн = 1.4 м – внутрішній діаметр колони;

Нaп = 2.4 м – висота циліндричної частини колони; ρ = 7900 кг/м3 – густина сталі.

mоб = 0,785(1,4162-1,42)2.4·7900 = 723,12 кг.

Маса адсорбенту:

Маса тарілок (позиція 3 рис. 4)) mТ = n·72 = 5·72 = 360 кг.

Маса днища (позиція 9,21 рис. 4)) mд = 222 кг

Загальна маса колони із запасом 10 % (на штуцери, вимірювальні прилади, перетічні трубки тощо)

mк = 1,1(mоб + mвуг + mТ + mд) =

= 1,1(723,12 + 178.6 + 360 + 222) = 1632,1 кг.

Загальна вага колони: G = mкg = 1632,1٠9,81 = 16010,8 Н.

Приймаємо, що апарат встановлений на трьох опорах, тоді навантаження на одну опору

Gоп = 16010,8/3 = 5336,94 Н = 0,5·10-2 МН

Згідно рекомендації [8] підбираємо опору за ОН-26-01-69-68 з допустимим навантаженням 1·10-2 МН. (рис. 8)

Рис. 8. Опора апарату.

Gоп = 1·10-2 МН; a=90 мм;

a1=120 мм; b=115 мм;

c=22 мм; c1=65 мм;

h=170 мм; h1=14 мм;

s1=6 мм; k=25 мм;

k1=30 мм; d=24 мм;

dБ=М 16; fmax=30 мм.

Додаток 6. Таблиця 6.1

Дані про рівновагу процесу адсорбції парів бензолу та їх суміші

з повітрям на активованому вугіллі (Т = 20 0С)

Марка вугілля

Концентрація бензолу, кг/м3

Марка вугілля

Концентрація бензолу, кг/м3

в газовій фазі, у·103

в твердій фазі, х·

в газовій фа-зі, у·103

в твердій фазі, х

АР-А

0,854 2,560 5,125 9,390

17,060 25,610

109,0 134,2 139,8 143,0

147,3 151,2

СКТ

0,085 0,213 0,850 4,270

12,805 17,060 24,400 25,610

60,0 125,6 174,0 178,0

185,1 188,0 193,4 198,0

АГ-3

0,035 0,427 2,134

4,691 8,540 17,060 25,610

75,0 120,0 157,5

170,5 180,0 197,5 215,0

СКТ-6А

0,000 1,000 2,000

4,000 5,000 6,000 8,000 10,000 16,000 25,000 30,000

150,0 220,0 263,0

276,0 280,0 284,0 285,0 290,0 296.0 300,0 300,0

АГ-5

0,4494

0,95444

4,28

12,84

34,24

55,64

81,32

141,24

179,76

214

51.5

61

104

116.5

131

138

147

159

169

179.5

АР-Б

0

1,98

2,8

3,05

8,52

18,84

0

29

58

87

116

136,3

Таблиця 6.2. Фізико-хімічні властивості речовин

Рідина

Мольна

маса,

г/моль

Густина,

кг/м3

Температура кипіння, °С

Тиск насиченої пари при 20°С,

мм рт.ст.

Ацетон С3Н6О

58,08

810

56

186

Бензол С6Н6

78,11

900

80,2

75

Бутилацетат

116

18

Діхлоретан C2H4Cl2

98,97

1250

83,7

65

Мурашина кислота

СН2О2

46

1220

33,1

Сірковуглець CS2

76,13

1290

46,3

298

Спирт метиловий (мета­нол) CH4O

32,04

800

64,7

97,7

Спирт етиловий

C2H6O

46,07

790

78,3

44

Толуол C7H8

92,13

870

110,8

22,3

Чотирьоххлористий

вуглець CCl4

153,84

1630

76,7

90,7

Хлороформ CHCl3

119,38

1530

61,2

160

Ефір діетиловий C4H10O

74,12

710

34,5

442

Таблиця 6.3. Коефіцієнт афінності деяких речовин

Речовина

Речовина

Метиловий спирт

0,40

Бромистий метил

0,57

Етиловий спирт

0,61

Мурашина кислота

0,61

Сірковуглець

0,70

Хлористий етил

0,76

Пропан

0,86

Хлороформ

0,86

Ацетон

0,88

Бутан

0,9

Оцтова кислота

0,97

Бензол

1,00

Циклогексан

1,03

Чотири хлористий вуглець

1,05

Діетиловий ефір

1,09

Пентан

1,12

Толуол

1,25

Хлорпікрин

1,28

Гексан

1,35

Гептан

1,59

Бутилацетат

1,48

Таблиця 6.4а. Характеристики активованого вугілля

Марка вугілля

Насипна густина, , кг/м3

Фракційний склад

Галузі застосування

істинна густина ρТ, кг/м3

(Уявна густина

, кг/м3)

фракція, мм

%

1

2

3

4

5

6

БАУ

240

5,0 – 3,6

3,6 – 1,0

1,0

2,5

95,5

2,0

Адсорбція з розчинів

Для всіх марок активованого вугілля

1750 - 2100

(500 – 1000)

ДАК

не норму

ється

5,0 – 3,6

3,6 – 1,0

1,0

2,5

95,5

2,0

Вилучення маслу з парового конденсату, вилучення різних речовин з розчинів

АР-А

550

5,0

5,0 – 2,8

2,8 - 1,0

1,0

1,0

83,0

15,0

1,0

Вловлювання парів розчинників за температури кипіння вище 100 0С (толуол, ксилол, амілацетат та ін.)

АР-Б

580

5,0

5,0 – 2,8

2,8 - 1,0

1,0

1,0

83,0

15,0

1,0

Рекупераційне вугілля, застосовується для вловлювання парів розчинників з температурою кипіння 60 – 100 0С (бензол, дихлоретан, бензин та ін.)

АР-В

600

5,0

5,0 – 2,8

2,8 - 1,0

1,0

1,0

83,0

15,0

1,0

Для вловлювання парів з температурою кипіння нижче 60 0С (метанол, хлористий метилен, ацетон та ін.)

АГ-З

400 – 500

3,6

3,6 – 2,8

2,8 – 1,5

1,5 – 1,0

0,4

3,0

86,0

10,0

Адсорбція з газоподібних та рідких середовищ

АГ-5

500

-

Адсорбція з газоподібних та рідких середовищ

КАД-йодний

450

5,0

5,0 – 2,0

2,0 – 1,0

5,0

70,0

25,0

Вилучення йоду з бурових вод та вилучення різних речовин з розчинів та газоповітряних (пароповітряних) сумішей.

СКТ-1

470

0,5

0,5 – 1,0

1,0 – 1,5

1,5 – 2,0

2,0 – 2,7

0,5

10,0

-

25,0

5,0

Розділення вуглеводневих газів та для тонкого очищення повітря та газів

СКТ-2

460

1,0

1,0 – 1,5

1,5 – 2,0

2,0 – 2,7

2,7 – 3,5

0,6

6,0

40,0

-

2,0

Очищення повітря від сірковуглецю та в інших процесах тонкого очищення повітря та газів

СКТ-3

380

1,0

1,0 – 1,5

1,5 – 2,0

2,0 – 2,7

2,7 – 3,5

0,6

6,0

13,0

-

25,0

Рекуперація парів органічних розчинників та вловлювання вуглеводневих газів

СКТ-4

430

1,0

1,0 – 1,5

1,5 – 2,0

2,0 – 2,7

2,7 – 3,5

0,6

10,0

40,0

-

5,0

Очищення повітря та газів від домішок та вловлювання парів органічних розчинників, освітлення та очищення води та розчинів

СКТ-6

470

0,5

0,5 - 1,0

1,0 – 1,5

1,5 – 2,0

2,0 – 2,7

0,5

15,0

-

25,0

2,0

Марки А характеризуються розвинутою пористою структурою, високою пористістю та динамічною активністю. Використовуються для вилучення парів органічних речовин.

Марки В характеризуються високою активністю за речовинами з малим розміром молекул (оксиди азоту, криптон, ксенон). Призначені для адсорбції радіоактивних газів.

Таблиця 6.4б. Характеристики активованого вугілля

Марка вугілля

Об’єм, см3/г

Константи рівнянь Дубініна

пор сумарний

мікропор

мезопор

макропор

W01,

см3/г

W02,

см3/г

БАУ

1,50

0,25 – 0,39

0,08

1,19 – 1,21

0,22 – 0,26

-

0,55 – 0,7

-

АР-А

0,83

0,384

0,064

0,382

0,25

0,14

1,2

4,4

АР-Б

0,67

0,31

0,038

0,32

0,34

-

1,0

-

АР-В

0,46

0,24

0,023

0,19

0,23

-

0,7

-

АР-З

0,7

0,33

0,07

0,3

0,19

0,18

0,74

3,42

АГ-З

0,8 – 1,06

0,32 – 0,42

0,12 – 0,16

0,41 – 0,52

0,3

-

0,7 – 0,8

-

АГ-5

-

0,3

-

-

-

-

-

-

СКТ-З

0,8

0,46

0,09

0,25

0,48

-

0,73

-

СКТ-6А

-

-

-

-

-

-

1,05

-

КАД-йодний

1,0

0,34

0,15

0,51

0,23

0,13

0,7

3,1

Таблиця 6.5. Коефіцієнти дифузії газів та парів в повітрі (за нормальних умов)*

Газ

Dу0·106, м2/с

Dу0, м2/год

Азот N2

13,2

0,0475

Аміак NH3

17,0

0,0612

Ацетон C3H6O

9,22

0,0332

Бензол C6H6

7,7

0,0277

Бутилацетат

5,7

0,02

Водень H2

61.1

0,22

Водяна пара H2O

21,9

0,079

Діоксид сірки SO2

10,3

0,037

Двоокис вуглецю CO2

13,8

0,0497

Діхлоретан C2H4Cl2

0,072

0,00026

Діетиловий ефір C4H10O

7,8

0,028

Кисень O2

17,8

0,064

Метиловий спирт CH4O

13,3

0,0478

Сірчаний ангідрид H2S

9,4

0,034

Сірковуглець CS2

8,9

0,0321

Толуол C7H8

0,071

0,00026

Хлористий водень HCl

13,0

0,0467

Хлороформ CHCl3

0,091

0,00033

Етиловий спирт C2H6O

10,2

0,0367

* За інших температур і тисків:

Таблиця 6.6. Конструктивні характеристики горизонтальних, вертикальних та кільцевих адсорберів

Тип адсорбера

Розміри циліндричної частини корпуса, м

Товщина

стінки корпуса, мм

Висота

шару адсорбенту

Нш , м

Форма днища та кришки

Галузі застосування

Dа

На (Lа)

Вертикальний

1,2; 1,6; 2; 2,4; 3

2,2

8…10

0,5…1,2

Конічна

Рекупераційні установки продуктивністю до 30 000 м3/год.

Горизонтальний

1,8; 2

3…9

8…10

0,5…0,8

Сферична

Рекупераційні та газоочисні установки продуктивністю понад 30 000 м3/год.

Кільцевий

3

7

8…12

-

Еліптична

Таблиця 6.7. Нормалізовані ряди діаметрів колон

Промисловість

Нормалізовані ряди колонних апаратів, мм |

Хімічна

400; 500; 600; 800; 1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2200; 2600; 3000

Нафтопереробна

1000; 1200; 1400; 1600; 1800; 2000; 2200; 2400; 2600;

2800; 3000; 3200; 3400; 3600; 3800; 4000; 4500; 5000;

5500; 6000; 6400; 7000; 8000; 9000

Література

1. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по курсовому проектированию / Под редакцией Ю.И. Дытнерского, М.: Химия, 1991. - 496 с.

2. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии». Ленинградское объединение, «Химия», 1976

3. Н.А. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган, Процессы и аппараты химической технологии, М.: Химия, 1968. – 848 с.

4. Е.Н. Серпионова. Промышленная адсорбция газов и паров. М.: «Высшая школа», 1969. 414 с.

5. К.М. Николаевский. Проектирование рекуперации летучих растворителей с адсорберами периодического действия. М.: Оборонгиз, 1961. 238 с.

6. Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию. М.: Химия, 1991, - 446с.

7. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии – М.: «Химия», 1973. – 750 с.

8. А.А.Лащинский, А.Р.Толчинский, Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры, М.-Л. Машггиз, 1963. - 470 с.

9. Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник / Под. ред. И.П. Мухленова, Б.С.Сажина, В.Ф. Фролова. – Л.: Химия, 1986. – 352 с.

10. Кузнецов И.Е. Оборудование для санитарной очистки газов. – К.: Техника, 1989. – 304 с.

114