Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Материальный и тепловой расчет дистилляционных установок

Дистилляция мисцеллы в маслоэкстракционном производстве представляет собой процесс отгонки растворителя из мисцеллы (раствора масла в экстракционном бензине), направленный на получение масла с показателями соответствующими стандартным.

В промышленности применяется два типа дистилляционных установок — к линии НД и линии МЭЗ (или Де-Смет), которые описаны выше.

Схема трехступенчатой дистилляционной установки к линии НД представлена на рис. 10.9.

Схема трехступенчатой дистилляционной установки к линии НД

Рис. 10.9. Схема трехступенчатой дистилляционной установки к линии НД:

I, II. П, III -1-й и 2-й корпуса предварительной дистилляции, подофеватель мисцеллы и 3-й корпус окончательной дистилляции; G-u, G’^, G"^ — потоки мисцеллы на входе в установку (в 1-й корпус), во 2-й корпус и в подогреватель перед 3-м корпусом, кг/ч; х(, х2, х, — концентрации мисцеллы на входе в установку (в 1-й корпус), во 2-й корпус и в подогреватель перед 3-м корпусом,%; I,, t2, t,, t', — температуры мисцеллы на входе в установку (в 1-Й корпус), во 2-Й корпус, в подогреватель и в 3-й корпус, *С; Р,, PJt Р, — давление в 1-м, 2-м и 3-м корпусах, МПа; GM — поток масла на выходе из установки (из 3-го корпуса); Б,, Б,, Б, — количество паров бензина, отходящих из 1-го, 2-го и 3-го корпусов, кг/ч; Р — давление греющего пара, МПа; tfM — температура греющего пара, *С; — расход «острого* пара, кг/ч

Схема дистилляционной установки к линии МЭЗ (Де-Смет) представлена на рис. 10.10. Установка также является трехступенчатой, с подогревателем перед 3-й ступенью окончательной дистилляции. Особенностями установки к линии МЭЗ (Де-Смет) являются:

  • - принудительная циркуляция мисцеллы на 1-й ступени;
  • - естественная циркуляция мисцеллы на 2-й ступени;
Схема дистилляционной установки к линии МЭЗ (Де-Смет)

Рис. 10.10. Схема дистилляционной установки к линии МЭЗ (Де-Смет):

Д11и(", Д„Л Д «. Ц» — расходы греющего «глухого* пара в 1-м, 2-м корпусах, подогревателе и 3-м корпусе, кг/ч. Остальные обозначения совпадают с обозначениями на рис. 10.9

- в подогревателе возможна отгонка части паров растворителя Бп, в связи с этим количество G'"MU и концентрация х'3 мисцеллы после подогревателя изменяются.

Задачи расчета дистилляционной установки следующие: материальный расчет (расход по отдельным материальным потокам на каждой ступени установки); тепловой расчет (расход пара на каждой ступени установки).

Уравнения материального баланса процесса дистилляции (отгонка растворителя из мисцеллы)

где GMuie4, Gmiiicoh — массовые расходы поступающей на ступень мисцеллы и отходящей со ступени упаренной мисцеллы, кг/ч; Кнач, Ккон — концентрации мисцеллы на входе и на выходе со ступени, %; Б - массовый расход паров отогнанного растворителя из мисцеллы, кг/ч;

Уравнение теплового баланса предварительной дистилляции мисцеллы

Приход. 1) Тепло, вносимое мисцеллой

2) Тепло, вносимое глухим паром

Расход. 1) Тепло, уносимое мисцеллой

2) Тепло, уносимое парами испарившегося бензина

3) Тепло, уносимое конденсатом глухого пара

4) Теплопотери (2% от тепла, вносимого глухим паром)

Здесь смцнач смикон—удельные теплоемкости мисцелл на входе и на выходе со ступени, кДж/(кг • град); tHM, tKoH — температуры мисцелл на входе и на выходе со ступени, вС; сжб — удельная теплоемкость жидкого бензина, кДж/(кг • град); tcp = (tHM + tK0H)/2 — средняя температура мисцеллы на ступени, °С; г — удельная теплота парообразования бензина при tcp, кДж/кг; in, iK — соответственно, удельная энтальпия греющего пара и его конденсата, кДж/кг; Дгп — расход глухого пара (обычно неизвестен и находится решением уравнения 10.5), кг/ч.

Ориентировочно расход глухого греющего пара (кг/ч) можно определить по формуле, которая справедлива для расчета предварительного дистиллятора и действительна при условии, что давление греющего пара 0,2...0,3 МПа, а его температура 180...200°С

где in б = (сжб tcp + г) — энтальпия паров бензина, кДж/кг.

Теплоемкость мисцеллы, паров воды и растворителя. Теплоемкость мисцеллы определяется по формуле

где

см — удельная теплоемкость масла, кДж/(кг • град);

сжб — удельная теплоемкость жидкого бензина, кДж/(кг • град).

Удельная теплоемкость паров воды

Удельная теплоемкость паров бензина Теплота парообразования растворителя Температура кипения мисцеллы

Здесь Тк — температура кипения мисцеллы, К; Р — давление, Па; х — мольная доля масла в мисцелле.

Здесь: Кмц — массовая концентрация мисцеллы, %; Мм, Мб — соответственно, средняя молекулярная масса подсолнечного масла, равная 887, и бензина, равная 86.

Расход тепла (пара) на подогрев, кДж/ч

где GMu — расход мисцеллы на входе в подогреватель, кг/ч; сми — удельная теплоемкость мисцеллы при концентрации мисцеллы на входе в подогреватель и при средней температуре мисцеллы на входе и на выходе, кДж/кг град.

Расход глухого пара на подогрев, кг/ч

Расчет аппаратов, в которые подается «острый» пар. Применяемые в линиях НД и МЭЗ окончательные дистилляторы, а также перегреватель в линии МЭЗ представляют собой непрерывно-действующие противоточные аппараты, в которых процесс протекает, как правило, под вакуумом с подачей острого пара.

Общее уравнение материального баланса при неполной отгонке растворителя от масла «острым» паром, который на входе в аппарат не содержит паров растворителя, имеет вид:

где GM — производительность аппарата по маслу, кг/ч; Доп — расход острого пара, кг/ч; Увых — относительная массовая концентрация бензина в паровой фазе на выходе из аппарата, кг/кг; Хи, Хвь1х — соответственно, относительная массовая концентрация (доля бензина к маслу в поступающей и отходящей мисцелле, кг/кг (для окончательной дистилляции Хвых = 0).

где К — концентрация мисцеллы по маслу, %.

Минимально необходимое количество «острого» пара Дмоп можно определить из следующего условия: отходящая из аппарата паробензиновая фаза находится в равновесии с поступающей в аппарат мисцеллой

где Y* — концентрация бензина в первой фазе на выходе из аппарата, равновесная с поступающей в аппарат мисцеллой, выраженная через относительную массовую концентрацию к водяному пару, кг/кг. Парожидкостное равновесие описывается уравнением:

где у* — равновесная концентрация бензина в паровой фазе, выраженная в мольных долях, кмоль/кмоль; у* ? —— , здесь М. и МА

соответственно, молекулярные массы воды и бензина, Мв = 18 и Мб = 86; х — равновесная концентрация бензина в жидкой фазе, выраженная в

/ МмХ

мольных долях, кмоль/кмоль; х --й- , здесь Ми — молекуляр-

МмХ + М«

ная масса масла (для подсолнечного масла Мм = 887); Р°б — давление насыщенных паров чистого бензина, МПа

(Т — температура мисцеллы на входе в аппарат, К);

Рап — общее рабочее давление в аппарате, МПа; у — коэффициент активности, который определяется по формуле

Уравнение (10.24) с учетом уравнения (10.25) и в случае выражения концентраций в мольных долях принимает вид

Учитывая характер зависимости (10.28), можно указать, что при снижении концентрации бензина в мисцелле происходит монотонный рост Дмоп. Для случая полной отгонки растворителя, имеющей место в окончательном дистилляторе (х-* 0), минимально необходимый расход «острого» пара определяется по формуле

а для случая процесса в перегревателе

Работать с минимально необходимым количеством «острого» пара может лишь высокоэффективный массообменный аппарат с общим конечным числом единиц переноса, и для противоточного аппарата можно предложить следующие зависимости для определения рабочего расхода «острого» пара:

где — число единиц переноса.

где m — тангенс угла наклона линии равновесия

Для определения m преобразуем в равновесном уравнении (10.25) концентрации в мольных долях в относительные массовые концентрации

Отсюда получим

Определим парциальное давление паров бензина в газовой фазе на основе применения закона Дальтона

где Рап — общее давление в аппарате; рб, рв — парциальные давления паров бензина и воды; убв — мольная доля в газовой фазе, соответственно, паров бензина и воды

(Б — количество отгоняемого бензина);

При давлении рб = Рап - рв происходит кипение мисцеллы.

В процессе окончательной дистилляции последовательно проходят са- моиспарение и процесс десорбции. Концентрация мисцеллы в конце зоны самоиспарения может быть найдена методом постепенного приближения. Задаваясь концентрацией мисцеллы в конце зоны самоиспарения Кси, можно по формуле (10.3) определить количество испаренного растворителя в этой зоне

Затем проверяют принятую концентрацию по количеству испаренного растворителя за счет тепла, выделившегося в зоне самоиспарения

где г—теплота парообразования бензина (определяется по формуле 10.17 при температуре tcp= (tB> + tJ/2), кДж/ч; AQ = Q, + Q2- Q3- Q4 [Q, = GMi|cMutix — тепло, вносимое мисцеллой в зону самоиспарения, кДж/ кг; Gmu — производительность окончательного дистиллятора по мисцел- ле, кг/ч; смц — удельная теплоемкость входящей мисцеллы (определяется по формулам 10.12— 10.14 при соответствующих концентрации Км и температуре tix), кДж/(кг • град); Q2 = ДопсД:и+ Б^сДп - тепло, вносимое паробензиновой смесью из зоны десорбции, кДж/ч; Д^ — расход «острого» пара, кг/ч; — количество отгоняемого растворителя в зоне де-

(к - к )

сорбции, кг/ч, -GMaK,xы< 01 ; с " — удельная теплоемкость па-

си *

ров воды (определяется по формуле 10.15 при температуре tCH), кДж/(кг град); сбп — удельная теплоемкость паров бензина (определяется по формуле 10.16 при температуре tCH), кДж/(кг • град); tCM — температура мисцеллы в конце зоны самоиспарения (определяется по формуле 10.18 при давлении рб по формуле 10.40 и концентрации Кси); Q3 = (GMU — БХ; tcH — тепло, уносимое мисцеллой из зоны самоиспарения, кДж/ч; смц' — удельная теплоемкость входящей мисцеллы (определяется по формулам 10.12—10.14 при соответствующих концентрации Кси и температуре tCM), кДж/(кг • град); Q4 = Допс/,Ч + Б c6'ntix — тепло, уносимое паробензиновой смесью из зоны самоиспарения, кДж/ч; св,п, сб'п — удельная теплоемкость паров воды и бензина (определяется по формулам 10.15 и 10.16 при температуре t>x), кДж/(кг • град); Б — общее количество паров бензина: Б = Guu(l - К/К J, кг/ч].

Расхождение между Бси и Бси' допускается в пределах 5—10%.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>