2020-04-20
79
Спиртовипарювач призначений для випару 60-70%-го метанолу й одержання метанольно-водно-повітряної суміші. Спиртовипарювач являє собою вертикальний сталевий циліндричний апарат із циркуляційною трубою трависною камерою, що гріє, виконаної у вигляді кожухотрубчатого теплообмінника.
Гріюча камера, являє собою пучок труб, верхні й нижні кінці яких завальцовані в трубні решітки, приварені до обечайки. Гріюча камера з’єднується з циркуляційною трубою перехідною (зверху) та нижньою камерою. Перехідна камера тангенціально з’єднана із барботером - циліндричною посудиною із конічним дном, який з’єднаний з нижньою камерою циркуляційною трубою і має отвори діаметром 10 мм. У верхній частині сепаратора розташований секційний об’ємно-сітчастий краплеотбійник.
Циркуляція розчину в апараті здійснюється за замкнутим контуром: барботер - циркуляційна труба - нижня камера - гріюча камера - перехідна камера - барботер. Метанол, піднімаючись по трубам гріючої камери, нагрівається і закипає. У перехідній камері парорідинна суміш насичується повітрям та направляється у барботер, де відбувається розподіл рідинної та парової фаз. Спиртоповітряна суміш, прходячи краплеотбійник, звільняється від крапель і виходить із апарата, а метанол повертається по циркуляційній трубі у гріючу камеру, де відбувається його випаровування.
Технічна характеристика спиртовипарювача:
| Висота, мм | 5120 |
| Діаметр внутрішній, мм | 2200 |
| Число труб камери, що гріє (dтр = 21х22 мм) | 3400 |
| Довжина труби, мм | 1000 |
| Поверхня теплообміну, м2 | 225 |
Апарат постачений штуцером введення метанольно-водної суміші Dy = 450, py = 1, штуцером входу повітря Dy = 350, py = 1, штуцерами входу й виходу конденсату Dy = 100, py = 1, штуцером виходу метанольно-водно-повітряної суміші Dy = 350, py = 0,6.
Приймаємо агрегатну схему компонування встаткування, по якій на один контактний апарат доводиться один спиртовипарювач.
Тепловий розрахунок
Вихідні дані:
· теплоносій - циркуляційний конденсат, що утвориться при конденсації пари, отриманого при охолодженні контактного газу в підконтактному холодильнику, тиск у лінії нагнітання насоса 0,16 МПа, температура 75 ÷ 95°С;
· температура метанольно-водної суміші й повітря, що надходить у спиртовипарювач 25°С;
· температура метанольно-водно-повітряної суміші на виході зі спиртовипарювача70÷80°С, витрата - 3951,828 кг/г;
· у спиртовипарювач подають 3804,17 кг/г технічного метанолу, 49,89 кг/г води, сухого повітря - 4095,27 кг/г.
· Тепловий баланс спиртовипарювача в загальному виді описується рівнянням:
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Qпот, (3.7)
Де Q1, Q2, Q3, Q4 - теплові потоки метанольно-водної суміші, конденсату, повітря й метанольно-водно-повітряної суміші відповідно, кВт;5 - теплота, що витрачається на випар метанолу й води, кВт;пот - втрати в навколишнє середовище, кВт.
Відомості про теплоємність компонентів метанольно-водно-повітряної суміші зведені в табл. 3.7 [5].
Таблиця 3.7
Теплоємність деяких речовин газоподібному стані
| O2 | H2O | N2 | СН3ОН(г) | ||
| 31,46 | 30 | 27,87 | 15,28 | ||
| в*103 | 3,39 | 10,71 | 4,27 | 105,2 | |
| с*106 | 0 | 0 | 0 | -31,04 | |
| T, K | с' *10-5 | 3,77 | 0,33 | 0 | 0 |
| 298 | Cp T, K | 36,72 | - | 29,14 | - |
| 348 | Cp T, K | 35,75 | 34,00 | 29,36 | 48,13 |
Таблиця 3.8
Деякі фізичні властивості метанолу й води [6]
| H2O | СН3ОН(г) | |
| Теплоємність ІЗ, Дж/(моль·К) | 75,366 | 81,60 |
| Теплота пароутворення r, кДж/кг | 2297,0 | 1050,1 |
Тепловий потік метанольно-водної суміші:
Тепловий потік повітря:
Тепловий потік парогазової суміші:
Витрата тепла на випар води й метанолу:
Приймаємо Qпот = 1% витрати (приходу) тепла:
Таким чином, кількість тепла, підводима з теплоносієм, буде:
Витрата теплоносія:
,
де85 і 80 - початкова й кінцева температури теплоносія відповідно, °С;
,9 - КПД теплообмінника.
Таблиця 3.9
Тепловий баланс спиртовипарювача
| Прихід | кВт | % | Витрата | кВт | % |
| 1. Тепловий потік метанольно-водної суміші | 68,37 | 2,83 | 1. Тепловий потік парогазової суміші | 209,119 | 8,66 |
| 2. Тепловий потік теплоносія | 2317,15 | 95,92 | 2. Тепловтрати на випар | 2182,787 | 90,35 |
| 3. Тепловий потік повітря | 30,305 | 1,25 | 3. Тепловтрати в навколишнє середовище | 23,919 | 0,99 |
| Разом | 2415,825 | 100 | Разом | 2415,825 | 100 |
