Расчет ректификационной колонны
1.8 Определение диаметров штуцеров
Плотности жидких продуктов холодного орошения х, сырья и кубового остатка рассчитываются в зависимости от температуры и состава:
= , откуда= 786 кг/м;
, откуда = 908 кг/м;
, откуда = 955 кг/м.
Плотности паров, поступающих из кипятильника колонны, и паров, уходящих с верха колонны, рассчитываются при соответствующих температурах и давлениях:
= = 0,703 кг/м;
= = 1,610 кг/м.
Диаметр штуцера dш зависит от допустимой скорости потока щдоп и определяется как диаметр колонны из уравнения объемного расхода по формуле:
d = (59)
где Vn - объемный расход потока в трубопроводе.
Диаметр штуцера А для выхода паров из колонны в дефлегматор:
d = = 0,31 м.
Принимаем по ГОСТ 12821-80: dA =350 мм
Диаметр штуцера В для входа холодного орошения:
d = = 0,041 м.
Принимаем по ГОСТ 12821-80: dB =50 мм.
Диаметр штуцера С для ввода сырья:
d = = 0,054 м.
Принимаем по ГОСТ 12821-80: dc = 65 мм.
Диаметр штуцера К для вывода, кубовой жидкости в кипятильник колонны:
d = = 0,11 м.
Принимаем по ГОСТ 12821-80: dK = 125 мм.
Диаметр штуцера Е для ввода паров из кипятильника колонны:
d = = 0,47 м
Принимаем по ГОСТ 12821-80: dE = 500 мм.
1.9 Определение толщины тепловой изоляции колонны
Толщина изоляции д должна быть такой, чтобы температура на внешней поверхности изоляции t при температуре окружающей среды t= 25С не превышала в помещениях 48С, а на открытом воздухе 60 °С. Допускаемый тепловой поток с наружной поверхности изоляции qnoт зависит от температуры на внутренней поверхности изоляции t.
Выбираем в качестве теплоизоляционного материала стеклянную вату, для которой коэффициент теплопроводности =0,05 Вт/(). Принимаем температуру на внутренней поверхности изоляции равной tcm1 = 99°С, на наружной поверхности изоляции tcm2 = минус 9°С для зимних условий. Температуру окружающей среды для зимних условий принимаем tcp = минус 20°С, для летних условий tcp = 18°С.
Считаем, что тепловые потери зимой составляют qnoт = 115 Вт/м2.
Так как диаметр колонны является достаточно большим (D = 1,4 м), для расчета толщины изоляции можно воспользоваться формулой (60) для плоской стенки, предполагая, что DBН/DH > 0,5:
qnoт = ,(60)
где л - коэффициент теплопроводности материала изоляции;
б - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности изоляции к окружающей среде;
D D - наружный и внутренний диаметры изоляции.
Коэффициент б рассчитывается по формуле:
б = 9,74+0,07(t-tcp).(61)
Зимние условия
Из правой части уравнения (60) рассчитывается толщина изоляции:
= = 0,047 м.
= 9,74+0,07[-9-(-20)] = 10,51 Вт/().
Расчетное значение тепловых потерь qnoт.р находится по правой части соотношения (60):
q = 10,4[-9-(-20)]= 115,61 Вт/м.
Так как qnom qnom.p, никаких корректировок в значения ранее принятых температур вносить не надо.
Проверим условие применимости уравнения (60), приняв толщину стенки колонны = 10 мм:
= = .
Принимаем толщину тепловой изоляции равной:=0,047 м
Найдем температуру наружной поверхности изоляции cт2 для летних условий. Для этого преобразуем соотношение (60), подставив в него значение а из уравнения (61):
= 9,74(t- t)+0,07(t- t);
= 9,74(t-18)+0,07(t-18)
Находим t = 25°С. Такая температура: является допу-стимой.
Летние условия
Тепловые потери летом составляют величину:
= = 78,7 Вт/м.