РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА В БЛОКЕ ОЧИСТКИ И ПОЛУЧЕНИЯ СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ
Рубрики: ТЕХНИЧЕСКИЕ И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет
2.
Астраханский государственный технический университет
(кандидат технических наук, доцент; доцент кафедры технологических машин и оборудования)
Россия
Россия
Тип:
Статья
Страницы:
с 28
по 32
Статус:
Опубликован
Получено:
10.10.2018
Одобрено:
15.10.2018
Опубликовано:
15.10.2018
Классификаторы:
УДК 665.725.4
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
ректификационная колонна, сжиженные газы, тарелка клапанная двухпоточная, теплообменник, контактные устройства, массообмен
Аннотация (русский):
В процессе изучения ректификации сжиженных газов рассмотрен вопрос повышения эффективности массообмена между жидкой и паровой фазами. Предложена модернизация конструкции тарельчатой ректификационной колонны, а также обоснован её выбор. Внедрение новых технических решений позволит уменьшить затраты ресурсов на изготовление ректификационной колонны, что снизит экономические затраты и окажет влияние на повышение эффективности выхода продуктов ректификации сжиженных углеводородных газов, основным преимуществом которых является очень высокая теплопередача при сгорании. Теплопередача в этом случае выше, чем у жидких углеводородов и природного газа, поэтому при сжигании одного и того же количества топлива наибольшее количество тепловой энергии будет получено именно от сжиженного газа.
В процессе изучения ректификации сжиженных газов рассмотрен вопрос повышения эффективности массообмена между жидкой и паровой фазами. Предложена модернизация конструкции тарельчатой ректификационной колонны, а также обоснован её выбор. Внедрение новых технических решений позволит уменьшить затраты ресурсов на изготовление ректификационной колонны, что снизит экономические затраты и окажет влияние на повышение эффективности выхода продуктов ректификации сжиженных углеводородных газов, основным преимуществом которых является очень высокая теплопередача при сгорании. Теплопередача в этом случае выше, чем у жидких углеводородов и природного газа, поэтому при сжигании одного и того же количества топлива наибольшее количество тепловой энергии будет получено именно от сжиженного газа.
Ключевые слова:
ректификационная колонна, сжиженные газы, тарелка клапанная двухпоточная, теплообменник, контактные устройства, массообмен
ректификационная колонна, сжиженные газы, тарелка клапанная двухпоточная, теплообменник, контактные устройства, массообмен
Введение Ректификация - один из способов разделения жидких смесей, основанный на различном распределении компонентов смеси между жидкой и паровой фазами. В качестве аппаратов, служащих для проведения данного процесса, используются ректификационные колонны - фактически состоящие из колонны, где осуществляется противоточное контактирование пара и жидкости, и устройств, в которых происходит испарение жидкости и конденсация пара, - куба и дефлегматора. Колонна представляет собой вертикально стоящий полый цилиндр, внутри которого установлены так называемые тарелки (контактные устройства различной конструкции) или размещён фигурный кусковой материал - насадка. Куб и дефлегматор обычно представляют собой кожухотрубные теплообменники (находят применение также трубчатые печи и кубы-испарители). Назначение тарелок и насадки - разделение межфазной поверхности и улучшение контакта между жидкостью и паром. Сжиженные углеводородные газы предназначены для использования в качестве бытового и технологического топлива. Сжиженный углеводородный газ также используется в качестве топлива для автомобильного транспорта. Увеличивающаяся доля автомобилей переводится на топливо сжиженный газ, поскольку при прочих равных условиях газ более безопасен с точки зрения воздействия на окружающую среду. Несмотря на преимущества сжиженного газа, следует отметить и его недостатки. Прежде всего, газ взрывоопасен, его пары вызывают удушье при вдыхании. Поэтому, несмотря на актуальность использования сжиженного газа, возникают проблемы, связанные с его производством и использованием. Выбросы химической промышленности незначительны по объёму, но в связи с высокой степенью токсичности, разнообразием и концентрированностью представляют значительную угрозу для людей и всего живого. Таким образом, существует потребность в модернизации машин и устройств для химического производства, что обусловливает актуальность исследования. В статье рассматриваются вопросы совершенствования конструкции тарельчатой ректификационной колонны. В соответствии с ними поставлены задачи: - изучение технологического процесса очистки и получения сжиженных газов; - совершенствование особенностей конструктивного исполнения аппарата, разработка рациональных и оптимальных режимов его эксплуатации. Описание принятой конструкции Учитывая недостатки существующей колонны с клапанной однопоточной тарелкой, мы предлагаем рассмотреть тарелку клапанную двухпоточную (рис.). Клапанная пара двухпоточная пара тарелка Эффективность клапанных двухпоточных тарелок (КПД): 0,70-0,85, F ≤ 2,5, м/с, (кг/м3)-0,5, диапазон слоя устойчивой газы работы этой - 3,5. В области слоя саморегулируемой газы работы доля тарелки газы обладают доля относительно всех небольшим пары гидравлическим доля сопротивлением. Вследствие цель выбора доля клапанных всех двухпоточных цель тарелок газа уменьшается пара высота пары колонны, металлоёмкость пары и, следовательно, повышается доля экономическая пара эффективность. Расчёт всех клапанной всей двухпоточной щели тарелки Гидравлическое силы сопротивление доля тарелок печи, Па, определяем щели по формуле где ΔР - полное доля гидравлическое пары сопротивление слоя одной этой тарелки; n = 30 - количество куба тарелок. Полное доля гидравлическое этой сопротивление доля одной пара тарелки, Па, слоя, Па определяем один по формуле где ΔРс - сопротивление один сухой этой тарелки, Па; ΔРσ - сопротивление, создаваемое один силами доля поверхностного силы натяжения, Па; ΔРпж - сопротивление цель парожидкостного этой слоя, Па. Сопротивление куба сухой пара тарелки, Па: где ξ - коэффициент печи сопротивления печи (принят доля 3,6 для клапанных всех тарелок); ω0 - предельно всех допустимая силы скорость печи пара, м/с; где Gк = 0,04 - масса клапана, кг; S0 - площадь отверстия под клапаном, м2; ρn = 1,5 - плотность пара, кг/м3; g = 9,81 - ускорение этой силы тяжести, м/с2; Fс = 0,143 - доля свободного пара сечения печи тарелки; где π = 3,14; dк - диаметр щели клапана, м; где ω0 = 1,86 м/с; Сопротивление, создаваемое газы силами силы поверхностного щели натяжения, Па: где α = 0,024 - высота слоя открытия пара щели над клапаном, м; σ = 0,01637 - поверхностное газы натяжение, Н/м; Сопротивление пары парожидкостного печи слоя на тарелке, Па: где ρж = 1 015 - плотность силы жидкости доля на тарелке, кг/м3; h0 - высота пара светлого всей слоя жидкости, м; где m - показатель один степени; μх = 0,29 - вязкость газы сжиженного газа углеводородного печи газа, мПа; σв = 66 - поверхностное один натяжение всей при температуре пара 60 ºС, мН/м; σх = 16,37- поверхностное цель натяжение пары сжиженного доля углеводородного слоя газа при температуре силы 60 ºС, мН/м; где hпер = 0,04 - высота этой переливной пара перегородки, м; где Q = 0,011- объёмный всех расход доля жидкости, м3/с; Lc = 1,6 - периметр этой слива, м; Общее пара сопротивление пары одной слоя клапанной доля тарелки, Па: Тогда печи сопротивление доля всех клапанных всех тарелок, Па, щели составляет: Заключение Таким слоя образом, исходя пара из сравнения слоя величин слоя общего один сопротивления один клапанных печи тарелок, полученных слоя в результате пара расчётов, приходим куба к выводу: замена газы клапанных пары однопоточных доля тарелок доля на клапанные пара двухпоточные один позволит щели оптимизировать газы работу этой технологического щели процесса пара получения печи сжиженных один газов, т. е. повысить газы эффективность пара массообмена силы между всей жидкой газы и паровой печи фазами. Такое куба совершенствование щели конструктивного газа исполнения газа аппарата цель способствует куба уменьшению пары металлоёмкости, а также доля повышению силы экономической пары эффективности.
1. Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. для вузов. Ч. 2: Массообменные процессы и аппараты. М.: Альянс, 2015. 368 с.
2. Комиссаров Ю. А., Гордеев Л. С., Вент Д. П. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие. М.: Химия, 2011. 1230 с.
3. Скобло А. И., Молоканов Ю. К., Владимиров А. И., Щелкунов В. А. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: учеб. для студентов вузов. М.: Недра, 2000. 677 с.
4. Сжиженные углеводородные газы. URL: https://gazovoz.com/poleznaja-informacija/sug (дата обращения: 16.09.2018).
5. Преимущества использования СУГ, КПГ и СПГ в качестве моторного топлива. URL: http://www.gazpromlpg.ru/?id=213 (дата обращения: 16.09.2018).
