(о,45Л/* + С М + 0,22М )• (tKUn-t0)
Ne= (3,47...3,61) • IO’4р—^ pJ , (16)
где Мк - масса конструкции испарительной камеры, кг;
Мр -масса растворителя, залитого в испарительную камеру до начала процесса перегонки, кг;
Мрк - масса конструкции ректификационной колонны, кг;
tKun - температура кипения растворителя, С;
t0 - температура производственного помещения, °С;
Ср - теплоёмкость растворителя при температуре /кц"^°, кДж/кг град;
тв- установленная длительность выхода аппарата на рабочий режим, час.
Тепловую мощность нагревательного элемента Ne, кВт, исходя из условия поддержания процесса перегонки растворителя с необходимой производительностью, следует определять:
-для аппаратов дистилляционной очистки по формуле
Ne =(3,47-3,61)1 (Г4-rG , (17)
- для аппаратов ректификационной очистки по формуле
Ne= (3,47-3,61)-ia4-r G-(l+J) , (18)
где г-теплота испарения растворителя при температуре кипения, кДж/кг;
G - необходимая производительность процесса очистки, кг/час;
f - флегмовое число ректификационной колонны (рекомендуется принимать значение f в пределах от 2,5 до 3,0).
При проектировании рекомендуется применять большее из значений Ne, кВт, рассчитанных по формулам (16) и (17), (17) и (18).
Порядок теплового расчёта испарителя с трубчатым, погружённым в растворитель тепловыделяющим элементом, нагреваемым проточной горячей водой, приведён в приложении Б.
При использовании термоэлектрических нагревателей рекомендуется:
для равномерного распределения теплового потока по днищу испарительной камеры теплопередачу от нагревательных элементов производить через плотно контактирующий с наружной поверхностью днища диск, изготовленный из металла с высокой теплопроводностью (алюминий, алюминиево-магниевый сплав, медь);
применять термоэлектрические нагреватели типа ЭКЧЭ по ТУ 3469-00218632887;
общая электрическая мощность нагревательных элементов должна превышать расчётное значение потребной тепловой мощности не менее чем на 30%;
рыключение-включение нагревательных элементов блокировать с достижением допустимого значения температуры переходного диска и понижением температуры до установленного предела.
Проектирование устройств конденсации паров растворителей
(конденсаторов)
Рекомендуется применять конденсаторы кожухотрубной конструкции, охлаждаемые проточной водой, со встречным движением воды и конденсируемого пара.
Рекомендуется принимать значение хладопроизводительности Nom, кВт, охлаждающего устройства:
для аппаратов дистилляционной очистки равной тепловой мощности нагревательного устройства испарителя Nn, кВт
Nmn=Nn, (19)
для аппаратов ректификационной очистки по формуле
(20)
где Nn- тепловая мощность нагревательного устройства испарителя, кВт; f - флегмовое число.
Предпочтительное расположение конденсатора - вертикальное, непосредственно над емкостью чистого растворителя.
В верхней части конденсатора должен быть размещен патрубок для подключения паропровода, в нижней части - патрубок слива конденсата с клапаном.
На патрубке слива рекомендуется размещать устройство визуального контроля поступления конденсата и пробоотборный трубопровод с клапаном.
Схема устройства визуального контроля приведена на рисунке 13.
Внутренние поверхности конденсатора должны быть гладкими (степень шероховатости не выше 1,6) и доступными для очистки от накапливающихся загрязнений.
Порядок теплового расчёта конденсатора кожухотрубной конструкции, охлаждаемого проточной холодной водой, приведён в приложении В.
1 - фланец; 2 - линза; 3 - фланец; 4 - патрубок; 5 - штуцер; 6 - патрубок;
7 - патрубок; 8 - ниппель; 9 - гайка накидная; 10 - прокладка
Рисунок 13 - Устройство визуального контроля
Основные рекомендуемые конструкционные материалы для изготовления конденсатора кожухотрубной конструкции - коррозионно-стойкие стали 0Х18Н10Т, Х18Н10Т, 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 19903, ГОСТ 19904, ГОСТ 2590, для изготовления уплотнительных прокладок - фторопласт Ф-4, сорт 1 по ТУ 6-05-810, фторопласт Ф-4Д по ГОСТ 10007.
Ответственные сборочные единицы и конденсатор в сборе должны быть проверены на герметичность гелиевым течеискателем по ОСТ 92-1527 методом «щупа» при давлении гелия в рабочих полостях равного Рр, или методом вакуумирования внутреннего объёма и обдува гелием (для блоков функционирующих при практическом отсутствии атмосферного воздуха) с чувствительностью Г10'7 м3Па/с.
С целью сокращения теплопотерь наружные поверхности конденсатора должны быть теплоизолированы.
В качестве теплоизолирующего материала рекомендуется применять: паронит ПМБ-2,0 по ГОСТ 481, стеклоткань ЛСК- 155/180-0,12x15 по ТУ 16 И37.0003.003, материал Порилекс НПЭ-5 по ТУ 2246-029-002034430, материал Энергофлекс фольгированный по ТУ 2244-069-04696843.
7.8.4 Проектирование ректификационных колонн
Для ректификации озонобезопасных растворителей рекомендуется использовать цельнометаллические вертикальные противоточные колонны с регулярной насадкой в виде пакета каскадных промывных тарелок типа «кольцо-диск» или тарелок колпачкового типа.
Принципиальные схемы ректификационных колонн с промывными тарелками этих типов показаны на рисунке 14.
Основными техническими параметрами ректификационной колонны являются:
допустимое содержание растворимых загрязнений органической природы в ректификованном растворителе, мг/л;
производительность процесса ректификации, кг/час (л/час).
Рекомендуемый порядок расчета конструктивных показателей ректификационных колонн (диаметра колонны DK„ высоты колонны Нк, необходимого количества промывных тарелок п и др.) приведен в Приложении Г.
8.4.3 Для изготовления корпуса ректификационной колонны рекомендуется использовать трубы бесшовные из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т по ГОСТ 9941.
Конструкция верхней и нижней крышек с патрубками - сварная. Конструкционный материал сталь 12Х18Н10Т по ГОСТ 9941, ГОСТ 19903, ГОСТ 19904, ГОСТ 4784.
Внутренние поверхности ректификационной колонны должны быть гладкими (рекомендуемая степень шероховатости не выше 8) и доступными для очистки от накапливающихся загрязнений.
Пакет промывных тарелок типа «кольцо-диск» рекомендуется изготавливать на струнной подвеске:
для изготовления деталей типа «кольцо» и «диск» применять ленту 03х400-ПН-НТ-НО-12Х18НЮТ по ГОСТ 4986;
наружный диаметр dK, мм, деталей типа «кольцо» должен соответствовать dK=DK-0,5, (21)
где DK - внутренний диаметр колонны, мм;
размеры элементов промывных тарелок: диаметр отверстия d0 в элементе «кольцо», наружный диаметр элемента dd «диск», расстояние h, мм, между элементами «кольцо и «диск» рекомендуется определять по методике приведенной в приложении Г;
пакет промывных тарелок на струнной подвеске необходимо собирать с обеспечением строгой последовательности чередования элементов типа «диск» и «кольцо» с учетом постепенного уменьшения размеров наружного диаметра dd и диаметра отверстия d0 от нижней части пакета до верхней;
в качестве устройств, обеспечивающих необходимое расстояние между тарелками и деталями типа «диск » и «кольцо», рекомендуется использовать распорные элементы, изготовленные из стали Х18Н10Т по ГОСТ 9941.
Колонна с тарелками типа «кольцо-диск»
В конденсатор
Из испарителя
Колонна с тарелками колпачкового типа
1 - корпус; 2 - верхняя крышка с патрубком; 3 - нижняя крышка с патрубком; 4 - промывная тарелка; 5 - диск; 6 - кольцо; 7 - струны подвески; 8 - тарелки (схема а), колпачки (схема б); 9 - переливная трубка; 10 - разделительная тарелка; 11 - паровые патрубки; 12 распорные элементы. DK - внутренний диаметр корпуса колонны; Н - высота колонны; h - расстояние между тарелками
Рисунок 14 - Принципиальные схемы ректификационных колонн
Для удобства сборки, разборки, профилактической очистки колонну высотой более 2 м рекомендуется проектировать составной, длина каждого составного элемента должна быть не более 1,5 м. Соединения составных элементов - фланцевые с герметизацией в стыках - с помощью кольцевых уплотнительных прокладок, изготовленных из фторопласта Ф-4 по ГОСТ 10007.
7.8.4.7 Пакет промывных тарелок колпачкового типа рекомендуется собирать непосредственно в корпусе колонны, обеспечивая с помощью распорок необходимое расстояние между тарелками (не менее 150 мм):
- рекомендуется применять колпачки капсюльного типа, изготовленные в виде круглых капсул, прикрывающих паровые патрубки (схема устройства колпачка приведена на рисунке 15);
1
6 - толщина стенки колпачка; dr - внутренний диаметр горловины парового патрубка; dK - внутренний диаметр колпачка; hCJ1 - высота сливной планки;
- колпачок, 2 - паровой патрубок, 3 - сливная трубка
Рисунок 15 - Схема устройства колпачка
расположение паровых патрубков на разделительной тарелке (см. рисунок 14 б), позиция 10) - в шахматном порядке;
методика расчета основных геометрических параметров промывных тарелок колпачкового типа рекомендована в приложении Г;
основные конструктивные элементы промывных тарелок рекомендуется изготавливать из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 19903, ГОСТ 19904, ГОСТ 4784.
Поверхности внутренних элементов колонны должны быть гладкими (степень шероховатости не выше 0,8) и доступными для очистки от накапливающихся загрязнений. Поверхность рекомендуется электрополировать.
Основные конструкционные материалы, рекомендуемые для изготовления элементов ректификационной колонны: нержавеющие стали - 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 19903, ГОСТ 19904, ГОСТ 2590, материал кольцевых прокладок - фторопласт Ф-4Д по ГОСТ 10007.
Колонны в сборе необходимо проверять на герметичность гелиевым течеискателем по ОСТ 92-1527 методом «щупа» при давлении гелия во внутренней полости равным рабочему давлению или методом вакуумирования внутреннего объёма и обдува гелием (допустимая величина негерметичности не более 1-10'7м3Па/с).
Колонны, работающие при практическом отсутствии воздуха, испытывать на устойчивость по ГОСТ 14249, при откачке воздуха из внутреннего объёма до остаточного давления не выше 100 Па.
С целью сокращения теплопотерь наружные поверхности колонны ректификационной необходимо теплоизолировать.
В качестве теплоизолирующего материала рекомендуется применять: паронит ПМБ-2,0 по ГОСТ 481, стеклоткань ЛСК - 155/180-0,12x15 по
ТУ 16-90И37.0003.003, материал Порилекс НПЭ-5 по ТУ 2246-029-002034430, мате риал Энергофлекс фольгированный по ТУ 2244-069-04696843.
8 Проектирование парогенератора
Общие рекомендации по проектированию парогенератора
Устройство генерации паров растворителя должно включать ёмкость испаритель, нагреватель и паропровод.
Разработку конструкции блоков парогенератора следует производить, ис ходя из следующих основных показателей:
необходимое давление мПа (кг/см2) и температура генерируемого пара °С;
необходимая производительность, м3;
массовый расход генерируемого пара при технологическом применении паро генератора, кг/ч.
Графики соответствия давления паров растворителей значениям их температуры показаны на рисунке 16.
Значения основных показателей конструкции блоков парогенератора рекомендуется определять, исходя из условий выполнения технологического процесса пароконденсатной очистки изделий, требований КД на изделия, и устанавливать техническим заданием на разработку.
Рисунок 16 - Графики соответствия давления паров растворителей
значениям их температуры
Проектирование ёмкости-испарителя
Рекомендуется конструкция ёмкости-испарителя, эксплуатация которой непрерывно продолжается в промежутке времени между верхним и нижним положениями уровня растворителя в камере испарения. Первоначальное заполнение камеры производится до достижения жидкости положения верхнего датчика уровня.
После испарения жидкости и достижения положения датчика нижнего уровня операция заполнения повторяется.
Объём растворителя, принимаемого ёмкостью-испарителем, рекомендуется принимать из расчета непрерывной эксплуатации в течение рабочей смены.
Конструкция ёмкости-испарителя должна обеспечить размещение необходимого количества растворителя, удобный монтаж устройства теплопередачи.Ёмкость испарителя должна иметь патрубок с клапаном для заполнения объёма растворителем, в нижней точке емкости - устройство слива накопленных загрязнений, съёмную крышку для выполнения профилактических очисток внутренних поверхностей, датчики уровня (верхнего и нижнего) растворителя, датчики температуры растворителя и давления его паров, предохранительный клапан с пароотводным трубопроводом.
Конструкционные материалы, рекомендуемые для изготовления корпуса ёмкости-испарителя, нержавеющие стали - 12Х18Н10Т по ГОСТ 5632, ГОСТ 19903, ГОСТ 19904, ГОСТ 2590, сталь 09Х16Н4Б по ГОСТ 2590, а также алюминиево- магниевые сплавы АМГ-3, АМГ-6 по ГОСТ 4784; материал кольцевых уплотнительных прокладок - фторопласт Ф-4 по ГОСТ 10007.
В конструкции ёмкости-испарителя рекомендуется использовать датчики уровня жидкостей типа УЗС по ТУ 311 - 00227465.040-99, для контроля давления использовать мановакуумметры показывающие по ГОСТ 2405, для контроля температуры растворителя - цифровые термометры типа ЦТ-1 по ТУ 311-00226253.064.
Внутренние поверхности ёмкости-испарителя должны быть гладкими (степень шероховатости не выше ^Ra 1,6) и доступными для очистки от накапливающихся загрязнений.
Расчёт ёмкости-испарителя на прочность рекомендуется производить по максимальному внутреннему давлению в соответствии с правилами [4].
