RECTIFICATION COLUMN IN THE UNIT OF CLEANING AND PRODUCTION OF LIQUEFIED GASES
Rubrics: ENGINEERING AND NATURAL SCIENCES
Authors:
1.
Astrakhan State Technical University
2.
Astrakhan State Technical University
Type:
Article
Pages:
from 28
to 32
Status:
Published
Received:
10.10.2018
Accepted:
21.02.2020
Published:
15.10.2018
Subject area:
UDK 665.725.4
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 26.03 Общественно-политическая мысль
GRNTI 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
GRNTI 44.01 Общие вопросы энергетики
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 62.01 Общие вопросы биотехнологии
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
GRNTI 73.34 Водный транспорт
GRNTI 20.01 Общие вопросы информатики
GRNTI 26.03 Общественно-политическая мысль
GRNTI 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
GRNTI 44.01 Общие вопросы энергетики
GRNTI 45.01 Общие вопросы электротехники
GRNTI 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
GRNTI 62.01 Общие вопросы биотехнологии
GRNTI 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
GRNTI 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
GRNTI 73.34 Водный транспорт
Language:
Russian
Keywords:
rectification column, liquefied gases, double-flow valve plate, heat exchanger, contact devices, mass transfer
Abstract (English):
In the course of studying the process of rectification of liquefied gases, there was considered the issue of increasing the efficiency of mass transfer between the liquid and vapor phases. The modernization of the tray rectification column is proposed, and its choice is justified. The introduction of new technical solutions will reduce the cost of resources for the production of the distillation column, which reduces economic costs and increases the efficiency of the output of rectification products of liquefied hydrocarbon gases. The main advantage of that is a very high heat transfer during combustion. In this case, heat exchange is higher than that of liquid hydrocarbons and natural gas. Therefore, when burning the same amount of fuel, the greatest amount of thermal energy will be obtained from liquefied gas.
In the course of studying the process of rectification of liquefied gases, there was considered the issue of increasing the efficiency of mass transfer between the liquid and vapor phases. The modernization of the tray rectification column is proposed, and its choice is justified. The introduction of new technical solutions will reduce the cost of resources for the production of the distillation column, which reduces economic costs and increases the efficiency of the output of rectification products of liquefied hydrocarbon gases. The main advantage of that is a very high heat transfer during combustion. In this case, heat exchange is higher than that of liquid hydrocarbons and natural gas. Therefore, when burning the same amount of fuel, the greatest amount of thermal energy will be obtained from liquefied gas.
Keywords:
rectification column, liquefied gases, double-flow valve plate, heat exchanger, contact devices, mass transfer
rectification column, liquefied gases, double-flow valve plate, heat exchanger, contact devices, mass transfer
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. Dytnerskiy Yu. I. Processy i apparaty himicheskoy tehnologii: ucheb. dlya vuzov. Ch. 2: Massoobmennye processy i apparaty. M.: Al'yans, 2015. 368 s.
2. Komissarov Yu. A., Gordeev L. S., Vent D. P. Processy i apparaty himicheskoy tehnologii: ucheb. posobie. M.: Himiya, 2011. 1230 s.
3. Skoblo A. I., Molokanov Yu. K., Vladimirov A. I., Schelkunov V. A. Processy i apparaty neftegazopererabotki i neftehimii: ucheb. dlya studentov vuzov. M.: Nedra, 2000. 677 s.
4. Szhizhennye uglevodorodnye gazy. URL: https://gazovoz.com/poleznaja-informacija/sug (data obrascheniya: 16.09.2018).
5. Preimuschestva ispol'zovaniya SUG, KPG i SPG v kachestve motornogo topliva. URL: http://www.gazpromlpg.ru/?id=213 (data obrascheniya: 16.09.2018).
