- •Содержание
- •Введение
- •Промышленные методы получения изопропилбензола
- •Получение гидропероксида изопропилбензола
- •Механизм окисления изопропилбензола
- •2. Описание технологической схемы
- •3.Характеристика исходного сырья и готовой продукции, обращающихся в технологическом процессе
- •4.Материальный баланс установки окисления ипб в гидроперекись изопропилбензола
- •Расчёт состава примесей в окислительной шихте
- •Расчёт состава окислительной шихты
- •Расчёт количества окислителя
- •Расчёт количества продуктов, уносимых с абгазами
- •5.Тепловой баланс установки окисления ипб в гидроперекись изопропилбензола
- •6. Конструктивно-механический расчёт колонны
- •6.1. Расчёт общей высоты колонны.
- •6.2. Расчёт штуцеров колонны
- •6.3. Расчёт толщины обечайки корпуса.
- •6.4. Расчёт толщины стенки днища.
- •6.5. Расчёт опор колонны.
- •7.Расчёт и подбор вспомогательного оборудования
- •7.2. Расчёт теплообменного аппарата.
- •7.3. Расчёт ёмкости сбора абгазов.
- •8. Нормы технологического режима
- •9.Аналитический контроль технологического процесса
- •10. Автоматизация и сигнализация процесса
- •Заключение
- •Библиографический список
7.2. Расчёт теплообменного аппарата.
Произведём расчёт теплообменного аппарата, предназначенного для отвода тепла, выделяющегося в ходе процесса окисления в колонне.
Изначально примем к установке теплообменник согласно ГОСТу 15118-79 [12] и проверим, возможно ли его использование для нормального поддержания технологического режима.
Таблица 8
Длина труб |
6 |
м |
Поверхность теплообмена |
219 |
|
Число ходов z |
1 |
|
Диаметркожуха |
800 |
мм |
Диаметр труб |
25x2 |
мм |
Число труб n |
465 |
|
Исходя из материального баланса, массовый приход шихты составляет 46461,03 кг/час. Удельная теплоёмкость шихты составляет 260,81 Дж/кг·К, начальная температура - 125, конечная - 122. Плотность шихты, динамическая вязкость, теплопроводность.
В качестве хладагента используется вода с температурой . Физико-химические свойства воды: плотность воды, динамическая вязкость, теплопроводностьВт/моль·К.
Тепловая нагрузка аппарата составляет Вт, расход охлаждающей воды 0,029 м/с.
Произведём уточненный расчёт коэффициента теплопередачи.
где и- коэффициенты теплоотдачи шихты и воды соответственно, Вт/(м*К);
- сумма температурных сопротивлений, Вт/(*К).
Рассчитаем коэффициент теплоотдачи для трубного пространства .
В трубное пространство подаётся шихта =46461,03 кг/час = 12,91кг/сек.
Плотность шихты =754,30кг/.
Объёмная скорость шихты равна
,
Внутренний диаметр трубы равен .
Линейная скорость , м/с, находится по формуле
,
где G – объёмная скорость подачи, сек; d – внутренний диаметр трубы, м; n – число труб в теплообменнике; z – число ходов в теплообменнике.
Следовательно, линейная скорость шихты
.
Динамическая вязкость сырья0,000135 Па*с.
Критерий Рейнольдса
,
где w – линейная скорость, м/с; d – внутренний диаметр трубы, м;- плотность шихты,;
динамическая вязкость, Па*с;
, т.е. режим турбулентный.
Для турбулентного режима критерий Нуссельта рассчитывается по формуле
,
где
, где - удельная теплоёмкость шихты=260,81 Дж/(кг К);- удельная теплопроводность шихты=0,121 Вт/(м К),- динамическая вязкость шихты =0,000135 Пас.
.
Критерий Нуссельта:
Коэффициент теплоотдачи:
,
где - коэффициент теплоотдачи, В/(м К);- критерий Нуссельта;- коэффициент теплопроводности, Вт/(м К);- внутренний диаметр трубы, м;
Коэффициент теплоотдачи окисляемой шихты:
.
Рассчитаем коэффициент теплоотдачи для межтрубного пространства .
В межтрубное пространство реактора подается вода.
Объёмный расход воды найдем по формуле:
Рассчитаем площадь межтрубного пространства:
Эквивалентный диаметр находим по формуле:
Определим скорость воды в межтрубном пространстве:
Критерий Рейнольдса для воды:
, т.е. режим турбулентный.
Для турбулентного режима критерий Нуссельта рассчитывается по формуле
,
где
, где - удельная теплоёмкость воды=4181,1 Дж/(кг К);
- удельная теплопроводность воды=0,58 Вт/(м·К), - динамическая вязкость воды =0,000809Па·с.
.
Критерий Нуссельта:
Коэффициент теплоотдачи воды:
.
Термические сопротивления по справочным данным составляют:
теплопроводность стали =47 Вт/(м К);
толщина стенки =0,002м;
тепловое сопротивление для воды
Таким образом ,
Коэффициент теплопередачи по формуле:
.
Тогда расчётная поверхность теплообмена по формуле:
м.
Запас составит .
Вывод: выбранный теплообменный аппарат подходит для нормального поддержания технологического режима с запасом поверхности равной 9,94%.