Процессы и аппараты нефтегазо- переработки. процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии куиии д., Левеншпиль о

• Название: процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии куиии д., Левеншпиль о
• Анкор: Процессы и аппараты нефтегазо- переработки.docx
• Дата: 05.05.2018
• Размер: 2.36 Mb.
• Имя файла: Процессы и аппараты нефтегазо- переработки.docx
• Тип: Документы; #18896
• страница: 51 из 60

цИусл = Кц/^ц = 41/ц/яД² (XX,5)

где 1⁷_ц — производительность циклона; /-'_ц — площадь поперечного сечения циклона.

Сопротивление циклона определяют из выражения

(XX,6)

Д Р = ^Рг^усл/²

Коэффициент сопротивления £ для стандартных конструкций циклонов находится в пределах от 75 до 250 в зависимости от модификации конструкции.

Скорость условная w_ycJI и скорость во входном патрубке w связаны соотношением

Рис. ХХ-5. Зависимость сопротивления и степени очистки в циклоне от скорости газа.

Рис. ХХ-6. Рукавный фильтр:

/ — запыленный газ; // — очищенный газ; III — пыль; I — встряхивающий механизм; 2 — корпус; 3 — рукав; 4 — кольцо; 5 — затвор; 6 — бункер; 7 — трубная решетка.

И'/пУусл --Р'ц/Т’п (XX,7)

Задавшись допустимой величиной сопротивления циклона Ар и выбрав по каталогу тип и размеры циклона, по приведенным уравнениям определяют производительность циклона У_ц и число циклонов.

Рукавные фильтры. Рассмотренные выше способы очистки не позволяют эффективно улавливать мелкие частицы менее 20 мкм. Так, если к. п. д. циклона при улавливании частиц диа-

метром 20 мкм составляет около 90%, то частицы диаметром 10 мкм улавливаются только на 65%.

\U

_а

. I

• -2

d=2R
Для очистки потоков газов от мелких частиц применяют рукавные фильтры (рис. ХХ-6), которые позволяют эффективно улавливать мелкие частицы, обеспечивая содержание пыли в очищенном газе менее 5 мг/м³. Фильтр представляет собой группы параллельно соединенных цилиндрических тканевых рукавов диаметром 150—200 мм и длиной до 3 м. Для сохранения формы рукава имеют вшитые в них проволочные кольца. Рукава подвешены в корпусе

пи 0 1

1

У; \ т 1
\* * •

Рис. ХХ-7. Принципиальная схема электрофильтра.*

а — трубчатого; 6

пластинчатого; / — запыленный газ; II — очищенный газ; / — короннрующнй электрод; 2 — осадительный электрод.

аппарата, а снизу закреплены к трубной решетке. Запыленный газ поступает в корпус аппарата и распределяется по отдельным рукавам. Частицы пыли оседают на внутренней поверхности рукавов, а очищенный газ уходит из аппарата.

Фильтрация производится при постоянной скорости до получения определенной величины перепада давления (0,015— 0,030 МПа). Очистку поверхности фильтра производят встряхиванием рукавов или обратной продувкой, особенно для ворсистых тканей. Скорость фильтрации зависит от плотности ткани и составляет обычно 50—200 м³/(м² ч). Площадь поверхности фильтра определяется из выражения

Гф = ^/Оф (XX,8)

где V — производительность фильтра; Сф — скорость фильтрации.

Число рукавов

я =Гф/л dl (XX,9)

где d, I — диаметр и длина рукава.

При очистке газов, имеющих повышенную температуру (свыше 100 °С), используют стеклоткань, углеродную ткань и др. Для химически агрессивных газов применяют стеклоткань и различные синтетические материалы.

Электрофильтры. Сила Q воздействия электрического поля на заряженную частицу определяется величиной заряда частицы q и напряженностью электрического поля Е

Q ---= qE (XX, 10)

4089. 
      Поскольку частицы пыли обычно нейтральны, им необходимо сообщить заряд. При этом мелким частицам можно сообщить большой электрический заряд и создать благоприятные условия для их осаждения, не достижимые в поле силы тяжести или центробежной силы.
      
4090. 
      Для сообщения взвешенным в газе частицам электрического заряда газ предварительно ионизируют. С этой целью поток газа пропускают между двумя электродами, создающими неоднородное электрическое поле. Размеры электродов должны существенно различаться, чтобы создать значительную разность напряженностей поля. Обычно для этого один электрод выполняют в виде тонкой проволоки диаметром 1—3 мм, а другой в виде соосного цилиндра диметром 250—300 мм или в виде плоских параллельных пластин (рис. ХХ-7). Вследствие значительной разности площадей электродов вблизи электрода малой площади возникает местный пробой газа (корона), приводящий к ионизации газа.
      
4091. 
      Коронирующий электрод соединен с отрицательным полюсом источника напряжения. Для воздуха критическое напряжение, при котором происходит образование короны, составляет около 30 кВ. Рабочее напряжение в 1,5—2,5 раза больше критического и обычно равно 40—75 кВ.
      
4092. 
      Электрофильтры с электродами из труб называются трубчатыми, а с плоскими электродами — пластинчатыми. Электроды могут быть сплошными или из металлической сетки.
      
4093. 
      Скорость движения газа в электрофильтре обычно принимают равной 0,75—1,5 м/с для трубчатых фильтров и 0,5—1,0 м/с для пластинчатых.
      
4094. 
      Сила тока обычно составляет от 0,05 до 0,50 мА на один метр длины коронирующего электрода. Средняя напряженность электрического поля составляет 4—6 кВ/см. При этих параметрах работы фильтра обеспечивается практически полная очистка газа от взвешенных в нем частиц. Сопротивление электрофильтров составляет 50—200 Па, т. е. значительно меньше, чем циклонов и тканевых фильтров.
      
4095. 
      
      Т) =
      
      
      е
      
      
      v
      
      
      (XX,11)
      
      Степень очистки (к. п. д.) электрофильтра рассчитывают по уравнению
      
4096. 
      где С₀с — поверхность осадительных электродов, м²; tc₀e — скорость осаждения в электрическом поле, м/с; V — производительность электрофильтра, м^я/с.
      
4097. 
      Поскольку в электрофильтре осаждаются мелкие частицы, может быть принят ламинарный режим их движения. Тогда скорость
      
4098. 
      
      353
      
      ¹,'212 Молоканов Ю. К.
      
4099. 
      осаждения с учетом уравнения (ХХ,Ш) определится из выражения
      
4100. 
      w_oc = QE/Зл Др (XX, 12)
      
4101. 
      где d — диаметр частицы; ц — вязкость газа в рабочих условиях.
      
4102. 
      Электрофильтры могут быть применены для различных рабочих условий; горячего газа, влажного газа, химически активного газа и др., что делает этот вид газоочистительного оборудования весьма эффективным для санитарной очистки газов.
      
4103. 
      Поскольку электрофильтры работают под высоким напряжением, необходимо соблюдать правила монтажа и эксплуатации, разработанные для электроустановок. Осадительные электроды и корпус электрофильтра должны быть тщательно заземлены. Необходимо следить за состоянием и целостностью изоляции кабелей и выводов коронирующих электродов.
      
4104. 
      Глава XXI
      
4105. 
      Гидравлика сыпучих материалов
      
4106. 
      1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДВИЖЕНИИ ГАЗОВ (ПАРОВ) И ЖИДКОСТЕЙ В СЛОЕ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА
      
4107. 
      Системы со слоем твердого материала, состоящего из гранул различного размера в форме сферических или цилиндрических частиц, через которые проходят газы (пары) или жидкости, нашли широкое применение в различных процессах нефтегазоперера- ботки: каталитическом крекинге, гидроочистке, сушке, адсорбции и т. п.
      
4108. 
      В зависимости от скорости движения газа или жидкости через слой твердых частиц возможны следующие его основные состояния (рис. XXI-1): плотный слой, псевдоожиженный (кипящий) слой, транспортируемый слой и фонтанирующий слой.
      
4109. 
      
      887. 
           
           
      888. 
           Рис. XXI-1. Различные состояния слоя твердых частиц при прохождении потока газа (жидкости):
           
      889. 
           а — плотный слой; б — псевдоожиженный слой; в *— транспортируемый слой; г -- фон* таннрующий слой.
           
      
      
      
4110. 
      Плотный слой (рис. XXI-1, а) характерен тем, что твердые частицы соприкасаются одна с другой и остаются неподвижными при изменении скорости движения газа или жидкости; объем слоя также не изменяется.
      
4111. 
      Псевдоожиженный (кипящий) слой возникает при некоторой скорости газа или жидкости. Его отличительной особенностью является то, что твердые частицы под влиянием движущегося потока газа получают возможность перемещаться одна относительно другой: расстояния между частицами увеличиваются, объем слоя возрастает (рис. XXI-1, б).
      
4112. 
      При дальнейшем возрастании скорости газа (жидкости) твердые частицы приобретают однонаправленное движение и слой переходит в транспортируемый (рис. XXI-1, в).
      
4113. 
      Фонтанирующий слой (рис. XXI-1, г) представляет собой сочетание местного транспорта твердых частиц с последующей их сепарацией и возвращением в слой.
      
4114. 
      2. СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛОЯ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА
      
4115. 
      Слой сыпучего материала обычно представляет собой смесь частиц различной формы и различного размера, что определяется технологией их получения, а также требованиями технологического процесса, в котором применяют данный сыпучий материал.
      
4116. 
      Гранулометрический состав. Эта характеристика отражает относительную долю частиц данного размера в общей массе всех частиц. Гранулометрический состав сыпучего материала определяют просеиванием его через набор сит с различными размерами отверстий. Затем строят кривую распределения, общий вид которой дан на рис. XXI-2. В тех случаях, когда частицы твердого материала специально формуют в виде таблеток или сфер, все частицы получаются практически одинакового размера (монодис- персный слой).
      
4117. 
      Эквивалентный диаметр частиц. Для характеристики поли- дисперсного слоя частиц применяют понятие эквивалентного диаметра d₃, под которым понимают диаметр шарообразных частиц монодисперсного слоя, имеющего одинаковые усредненные характеристики с полидисперсным слоем. Наиболее часто эквивалентный диаметр рассчитывают как среднемассовый
      
4118. 
      d, = J^x,d_l (XXI,1)
      
4119. 
      или среднеповерхностный
      
4120. 
      
      890. 
           
           
      
      
      
4121. 
      где Х[ — массовая доля частиц данного размера; Д,- — диаметр соответствующих фракций сыпучего материала.
      
4122. 
      Рассчитанная по уравнению (XXI,2) величина d₃ получается меньше, чем по уравнению (XXI,1). Чаще используют формулу (ХХ1,2).
      
4123. 
      Порозность (пористость) слоя. Слой сыпучего материала в аппарате занимает объем У_сл, в котором часть объема Г_ч занята твердыми частицами, а остальная часть V_n — пустотами. Объемпустот зависит от размеров и формы частиц, а также от способа их укладки. Отношение объема пустот к общему объему слоя называется порозностью (пористостью) слоя, т. е.
      
4124. 
      е = Уп/Исл = (Уел —^ч)/^сл = 1 -Ич/Исл (XX 1,3)
      
4125. 
      Очевидно, что величины е могут заключаться в пределах О с е < 1.
      
4126. 
      Для шарообразных частиц порозность можно вычислить теоретически. Установлено, что величина порозности таких частиц не зависит от их диаметра, а только от способа укладки частиц, и изменяется в пределах от 0,26 до 0,48.
      
4127. 
      Порозность псевдоожиженного или транспортируемого слоя больше порозности того же материала в неподвижном состоянии. Если массу частиц в объеме слоя обозначить т_ч, то плотность насыпного слоя р_н будет равна
      
4128. 
      р_н = Шц/Цсл (XXI,4)
      
4129. 
      Насыпная плотность р_н и порозность связаны соотношением
      
4130. 
      Рн = (1—^е) рч -Ь ®р (XX 1,5)
      
4131. 
      
      Тогда