Главная страница
Навигация по странице:

  • Ад =g (Рч — р) (1 — Г) //сл (XXI,28)

  • где R^Kp2 = Re B = ^кр2^/х — Цв+V.

  • =-Р= Ч£ /рг У 37 44>

  • т

  • К

    		•

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


    Скачать 2.36 Mb.
    Названиепроцессы и аппараты химической и нефтехимической технологии куиии д., Левеншпиль о
    АнкорПроцессы и аппараты нефтегазо- переработки.docx
    Дата05.05.2018
    Размер2.36 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаПроцессы и аппараты нефтегазо- переработки.docx
    ТипДокументы
    #18896
    страница53 из 60
    1   ...   49   50   51   52   53   54   55   56   ...   60


    A pfcm=G4 (XX 1,26)

  • где /ел — площадь поперечного сечения слоя.

  • С учетом выталкивающей силы, направленной снизу вверх Сщ =g (рч — р) (1 — f) Нсл1сл (XXI,27)

  • где Ясл — высота псевдоожиженного слоя; рч, р — плотность частиц и ожижающего агента.

  • Следовательно

  • Ад =g (Рч — р) (1 — Г)//сл (XXI,28)

  • Хотя с увеличением скорости ожижающего агента w пороз- ность е и высота слоя Нсл возрастают, однако произведение (1 — е) Исл сохраняется неизменным. Следовательно, можно записать, что

  • (1-е)Ясл = (1-е0)Я0 (XXI,29)

  • где е„ и Я0 — соответственно порозность и высота неподвижного слоя

  • Отсюда выражение (XXI, 28) можно представить следующим образом:

  • дд =е (рч — р) (1 — е0) я0 (XXI,зо)

  • На практике величина сопротивления может отличаться на 10—15% от рассчитанной по уравнению (XXI, 30).

  • Критические скорости. Первую критическую скорость wKPl, соответствующую началу псевдоожижения (см. рис. XXI-6), можно определить, приравняв величину Ар по уравнениям (XXI, 19) и (XXI, 30) при средней величине порозности е0 = 0,40. Одной из таких формул явля-


  • (XXI,31)

    Аг


  • '■кр    1
    1400+5,22 VАг

  • где RcKPl = wKPl d/v — число Рейнольдса: Аг = (gd3/v2) (рч — р)/р — число Архимеда.

  • Рис. XXI-G. Кривая псевдоожижения:

  • 1 — идеальная; 2 — реальная.

  • Вторую критическую скорость wKP2 можно определить аналогично первой при условии, что е -> 1. Эту скорость, называемую также скоростью витания, можно определить из уравнения

  • ReKP2 =Reu =Ar/(l8 + 0,6 VАг) (XXI,32)


  • где
    R^Kp2 = ReB = ^кр2^/х — Ц'в+V.

  • Для полидисперсной смеси в формулу (XXI, 31) подставляют средний диаметр частиц, а в формулу (XXI, 32) —диаметр тех частиц, унос которых определяют. Из уравнений (XXI, 31) и (XXI, 32) следует, что первая и вторая критические скорости сильно зависят от размера частиц и вязкости газа, увеличиваясь с возрастанием диаметра частиц и с уменьшением вязкости газа. Порозность кипящего слоя е для заданного гидродинамического режима определяют по формуле

  • е = [(18 Re + 0,36 Re2)/Ar]0,21 (XXI.33)

  • Таким образом, псевдоожиженный слой может существовать в диапазоне скоростей, определяемых уравнениями (XXI, 31) и (XXI, 32):

  • =а/Кр2/аикр1 =,швМф1 =(1400+ 5,22 /А?)/(18 +0,61 V"kr) (XXI,34)

  • Для мелких частиц величиной Аг можно пренебречь и в этом случае Wmax —► 1400/18 -► 78; для крупных частиц величина Аг значительна и Wmax -> 5,22/0,61 -*■ 8,6.

  • Следовательно, область существования псевдоожиженного слоя в сильной степени зависит от гранулометрического состава частиц слоя и может изменяться в значительных пределах.

    1. ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

    1. Качество псевдоожижения сыпучего материала существенно зависит от конструкции газораспределительной решетки и способа ввода газа в слой. В конических аппаратах распределение потока осуществляют без распределительных решеток; для этого вводят ожижающий агент в нижнюю конусную часть аппарата.

    2. Применяемые в аппаратах с кипящим слоем газораспределительные решетки могут быть провального и беспровального типов.

    3. Провальные решетки (рис. XX1-7) представляют собой перфорированные пластины с отверстиями круглой или прямоугольной формы. Работа такой решетки сильно зависит от скорости газа в отверстиях решетки

    4. ®ОТВ=®/Фо (XX 1,35)

    5. где w — скорость газа (жидкости) в аппарате; фо — относительное свободное сечение отверстий решетки.

    6. При малых скоростях газа в отверстиях в прилегающей к решетке области кипящего слоя образуются пузыри. По мере увеличения расхода газа скорость в отверстиях решетки возрастает и на выходе из них образуются факелы, которые распространяются на большую или меньшую высоту слоя. Среднюю дальнобойность струи Нф в метрах в кипящем слое можно рассчитать по следующему уравнению:


    7. (XXI,36)

      Нф =2У0’35

    8. где V — расход ожижающего агента, м3/с.

    9. Длина факела должна быть меньше высоты кипящего слоя.

    10. Находящийся на распределительной решетке слой сыпучего материала оказывает давление на твердые частицы в приреше- точной зоне. Под действием этого давления твердые частицы, попавшие в отверстия решетки, где скорость газа относительно невелика, могут провалиться сквозь решетку. Чтобы исключить провал частиц, скорость газа в отверстиях должна быть достаточно большой. Величину этой скорости можно рассчитать по формуле

    11. ^отв. пр = 100 V^dmax (Рн р) 8i'V (XXI ,37)

    12. где Дтах — максимальный диаметр твердых частиц.

    13. Сопротивление провальной решетки Арр можно рассчитать по уравнению

    14. Арр =0,73 (dOTB/6)0'-66 (‘

    • Фч) Р^отп (XXI,38)

  • где d0TB — диаметр отверстий распределительной решетки; 6 — толщина решетки.

  • Чем больше сопротивление решетки, тем равномернее газ распределяется по отдельным отверстиям. Кроме того, сопротивление решетки Арр должно соответствовать сопротивлению слоя сыпучего материала Ар. Обычно сопротивление решетки равно или несколько меньше сопротивления псевдоожиженного слоя.

  • Минимальное гидравлическое сопротивление решетки Арр т1п можно определить из уравнения

  • ЛдРгат/Др==(е-ео)/(1 -е) Г»/(1Р - 1) (XXI,39)

  • где W — число псевдоожижения; е0, е — соответственно норозность неподвижного и псевдоожиженного слоя.




    2. Рис. ХХ1-7. Газораспределительная решетка провального типа: о. — с вертикальными каналами; 6 — с наклонными каналами.

    3. Рис. ХХ1-8. Некоторые типы колпачков непровальных газораспределительных решеток: а — с горизонтальным расположением отверстий; б — с наклонным расположением отверстий сверху вниз; в — то же, снизу вверх; г — клапанного типа (<*кл — диаметр клапана).



  • Если сопротивление решетки меньше сопротивления слоя, то даже при относительно небольших изменениях сопротивления решетки при разных рабочих скоростях происходят большие колебания скоростей газа в слое.

  • Непровальные распределительные решетки (рис. XXI-8) обычно состоят из трубной решетки (плиты), в которой закреплены

  • колпачки той или иной конструкции. Обычно площадь поперечного сечения выходных отверстий колпачка меньше площади входного сечения патрубка. Это позволяет создать достаточно большую скорость газа при выходе в псевдоожиженный слой. Чтобы уменьшить возможность образования пузырей, рекомендуется избегать столкновения газовых струй, выходящих из отверстий смежных колпачков, между собой, а также с основанием трубной решетки. Следует отдавать предпочтение более мощным настильным струям, обеспечивающим интенсивное перемешивание твердых частиц в прирешеточной зоне.

  • Для ориентировочной оценки величины относительного свободного сечения распределительной решетки ф0 при разных числах псевдоожижения W можно пользоваться следующим уравнением:

  • U7 =афо’22 (XXI,40)

  • Коэффициент а яа 22 для монодисперсного слоя и а 25 для полидисперсных частиц размером от 0,1 до 1,5 мм.

  • Сопротивление колпачковой решетки можно определить по уравнению

  • % =3-1 (1 — Фо) ри’отв (XXI,41)

  • Для защиты от воздействия высоких температур распределительные решетки покрывают тепловой изоляцией.

    1. УНОС ТВЕРДОГО МАТЕРИАЛА ИЗ ПСЕВДООЖИЖЕННОГО СЛОЯ

    1. W

    2. Выходящей из псевдоожиженного слоя газ захватывает частицы сыпучего материала и выносит их в пространство над псевдоожиженным слоем. С увеличением скорости газа масса выносимого из слоя материала возрастает. Часть крупных частиц, вынесенных из кипящего слоя, может возвратиться обратно, осев под действием силы тяжести. Как более мелкие, так и крупные частицы, получившие большой начальный импульс, будут перемещаться

    3. Рис. XXI-9. Общий вид зависимости уноса сыпучего материала от скорости газа.

    4. с потоком газа и в конце [концов будут вынесены из аппарата. Чтобы уловить унесенные частицы твердого материала и возвратить их в кипящий слой, поток газа предварительно очищают в циклонах. При достаточной высоте сепарационного пространства крупные частицы могут быть отделены отстаиванием.

    5. Хотя в первую очередь из слоя выносятся частицы, скорость витания которых меньше скорости потока над кипящим слоем,однако вследствие соударений частиц между собой часть мелких частиц остается в кипящем слое. Поэтому даже при длительной продувке слоя без возврата мелочи в кипящем слое остаются мелкие частицы со скоростью витания меньше, чем скорость газа в аппарате. Общий характер зависимости уноса частиц от скорости потока газа дан на рис. XX1-9.

    6. Величину относительного уноса из кипящего слоя можно

    7. определить из следующего уравнения:

    8. -уг- = 6 /-£-/ FrV'37 (XXI,42)

    9. Or \ рч /

    10. где Fr = w2/gd — число Фруда; w — скорость ожижающего агента; Су — масса

    11. уносимого твердого материала; Gr — расход газа; / — потенциальное содержание пыли в слое, т. е. доля твердых частиц, которые могут быть унесены из псевдоожиженного слоя при данной скорости, доли единицы; 'р и р, —■ плотности ожижающего агента и частиц.

    12. Скорость уноса, отнесенная к единице площади поперечного сечения аппарата F.d

    13. Wy —■ Gy/Fa (XX 1,43)

    14. Запыленность газового потока q над слоем

    15. ■'=-?Р=<Ч£/ргУ'37 <ХХ1'44>

    16. Из приведенных уравнений следует, что запыленность газа значительно возрастает с увеличением скорости газа (в степени 2,74) и его плотности (в степени 2,37). Поэтому в аппаратах, работающих под давлением, при прочих равных условиях вынос материала из кипящего слоя больше, чем при атмосферном давлении. Вынос твердых частиц из кипящего слоя определяет запыленность газового потока и нагрузку циклонов, улавливающих эти частицы.

    1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ТРАНСПОРТ

    1. Транспорт сыпучих материалов по трубопроводам в потоке газа или пара (пневмотранспорт) получил широкое распространение на различных установках нефтегазопереработки для перемещения катализаторов, контактных масс, твердых теплоносителей. Промышленные системы пневмотранспорта могут работать при 600 °С и выше. Циркуляция катализатора на установках каталитического крекинга достигает 1000 кг/с и более.

    2. Чтобы обеспечить транспорт сыпучего материала потоком газа (пара), необходимо создать определенную скорость транспортирующего агента. Эта скорость должна быть больше скорости витания наиболее крупных частиц сыпучего материала.

    3. Скоростью витания частицы называется такая скорость газа, при которой частица переходит во взвешенное состояние. Скорость витания рассчитывают по уравнению (XXI,32). Скорость витания с учетом объемной концентрации твердого материала о = 1 — е


    4. Re


      (XXI, 45)


      1. Ar (1 - а)4'75

      2. 18 + 0,6 (/ Аг (1 —о)4'75

      в транспортирующем потоке можно определять по следующему уравнению, которое аналогично уравнению (XX 1,32):

    5. В зависимости от величины объемной концентрации твердой фазы в транспортирующем потоке различают следующие разновидности пневмотранспорта: низкой концентрации (объемная концентрация твердой фазы не более 0,05 м3/м3); средней концентрации (объемная концентрация твердой фазы не более 0,20 м3/м3) и высокой концентрации, когда содержание твердой фазы в потоке превышает 0,20 м3/м3. Выбор той или иной системы пневмотранспорта для технологической установки обусловлен осуществляемым в ней процессом.

    6. Скорость транспортирующего агента в трубопроводе может достигать 25—30 м/с. Скорость движения твердых частиц несколько меньше скорости транспортирующего агента. Разность скоростей газа и частиц называется скоростью скольжения, а их отношение — коэффициентом скольжения. Величина коэффициента скольжения Кс обычно изменяется от 1,3 до 3.

    7. Для сопоставления различных систем пневмотранспорта используют следующие показатели.

    8. Отношение массового расхода твердого материала к массовому расходу газа называется коэффициентом взвеси т


    9. (XXI,46)

      т = GT/Gr

    10. где GT и Gr — расходы твердого материала и газа, кг/с или кг/(с-м2).

    11. Если взять отношение объемных расходов твердого материала и газа, то получим объемный коэффициент взвеси т0

    12. т0 =VJVr =(GT/Gr) (р/рч) = mp/p4 (XX 1,47)

    13. где р и рч —■ плотности ожижающего агента и частиц.

    14. Эти коэффициенты характеризуют относительную загрузку системы пневмотранспорта транспортируемым материалом. Текущая массовая концентрация твердого материала КТ определяется из соотношения

    15. Кт =GT/Kr = GTp/l+p =mp (XXI,48)

    16. Важной характеристикой является также удельная массовая производительность трубопровода

    17. qT=GT/F (XX 1,49)

    18. где F — площадь поперечного сечения пневмоподъемника.

    19. Дозеры и захватывающие устройства. Чтобы обеспечить необходимое соотношение между расходами твердого материала и транспортирующего газа, в нижней части подъемного трубопровода устанавливают дозеры различных конструкций. На рис. XXI-10 представлен двухпоточный дозер с пневматическим регулированием производительности. Первичный или основной

    20. поток газа подается в диффузор 3, которым заканчивается внизу пневмоподъемник 1. Чтобы создать благоприятные условия для захвата сыпучего материала, в дозер подается вторичный газ (примерно 20% от общего потока), который способствует псевдоожижению сыпучего материала вокруг диффузора. Сыпучий материал подается в дозер через верхний патрубок, соединенный с напорным стояком, в котором материал движется под действием силы тяжести. Производительность регулируется изменением соотношения первичного и вторичного потоков газа.

    21. На рис. XXI-11 показан узел смешения порошкообразного катализатора с транспортирующим газом. Поток транспортирующего газа вводится примерно по касательной к потоку твердого материала, обеспечивая его разгон до соответствующей скорости.

    22. Сопротивление при пневмотранспорте. При пневмотранспорте на высоту Н общее сопротивление Ар складывается из следующих величин:

    23. 1) статического напора транспортируемого материала и транспортирующего агента
    24. 1   ...   49   50   51   52   53   54   55   56   ...   60

    • написать администратору сайта