Установка детритизации воды

Найдём высоту колонны. Высота насадочной части- 5.4 м. Заполняем колонну катализатором и насадкой послойно. Слой катализатора-2 мм, слой насадки-8мм. Высота насадки в концентрирующей части- 1.248м, соответственно исчерпывающей-4.152м. Колонна состоит из царг, 1-концентрирующая часть, 2-исчерпывающая. Полная высота колонны составит ( )=6 м. В концентрирующей царге верх заполняется 10 см СПН, а низ 30 см СПН. А в царгах, создающих исчерпывающую часть, верх заполняем 15 см СПН и низ 15 см СПН.

        6.1.2 Толщина теплоизоляции первой колонны.

Толщину тепловой изоляции находим из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

  

,

где -коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/( ); -температура изоляции со стороны аппарата; -температура окружающей среды; -коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/( );  -температуру изоляции со стороны окружающей среды примем 35⁰С, т. к. колонна работает в закрытом помещении.

     Рассчитаем  толщину тепловой изоляции: Вт/( ).

В качестве материала  для тепловой изоляции выберем совелит. =0.09 Вт/( ). Тогда получим

 м.

  6.1.3 Определение  потерь тепла с поверхности первой колонны через теплоизоляцию.

Площадь теплопередачи:

Количество потерянного  тепла:

Вода, подающаяся в  рубашку, понизиться до температуры 60 ˚С. Расход нагревающей воды находим из уравнения теплового баланса:

  

  6.2 Верхний  узел обращения потоков.

        В верхнем узле обращения потоков  происходит химическая реакция:

  

  и потом пары полученной воды конденсируются. Т. о. тепловой эффект данного процесса складывается из теплового эффекта химической реакции образования воды при 100⁰С, конденсации этих паров при 100⁰С и охлаждения воды от 100 до .

    моль/час.

   -286 кДж/моль,

    кВт,

    кВт,

    Вт,

    кВт.

  Снимаем это  тепло водой 7⁰С до 70⁰С. Поток этой воды:

   кг/с=2922 кг/час,

  Весь этот поток направляем в емкость Е4, откуда она уже с помощью насосов подается на обогрев колонны и на обогрев исходной жидкости.

   ,

   ⁰C,

  Площадь теплообмена  находим по уравнению теплопередачи:

   ,

  K=2000 (газ-жидкость),

    м².

  6.3 Холодильник  водорода из нижнего узла обращения  потоков (1).

  В этом холодильнике водород охлаждаются от 70⁰С до температуры колонны (60⁰С) и конденсируются пары воды.

  Количество воды в парах водорода при 60⁰С:

    кг/сек,

  при 90⁰С:

,

т. о. в теплообменнике конденсируется   =2*10^-3 кг/с .

Тепло, выделившееся при конденсации этого количества воды при t_ср=65⁰С:

 кВт.

Тепло, которое надо отвести при охлаждении водорода:

 Вт.

 кВт.

  Снимаем это  тепло водой 7⁰С до 40⁰С. Поток этой воды:

  

   ,

   ⁰C,

  Площадь теплообмена  находим по уравнению теплопередачи:

   ,

  K=30 (газ-жидкость),

    м².

 

  6.4 Холодильник  кислорода из нижнего узла  обращения потоков(1).

  В этом холодильнике кислород охлаждаются от 70⁰С до 25⁰С и конденсируются пары воды.

  Количество воды в парах водорода при 70⁰С:

    кг/час,

  при 25⁰С:

   ,

  т. о. в теплообменнике конденсируется = 2,13*10^{-3 кг}/с .

  Тепло, выделившееся при конденсации этого количества воды при t_ср=48⁰С:

    кВт.

  Тепло, которое  надо отвести при охлаждении кислорода:

    Вт.

    кВт.

  Снимаем это  тепло водой 7⁰С до 40⁰С. Поток этой воды:

  

   ,

   ⁰C,

  Площадь теплообмена находим по уравнению теплопередачи:

   ,

  K=30 (газ-жидкость),

    м².

  6.5 Холодильник водорода, выходящего из колонны.

  В этом холодильнике водород охлаждаются от 60⁰С до 13⁰С и конденсируются пары воды.

  Количество  воды в парах водорода при 60⁰С:

    кг/сек,

  при 13⁰С:

   ,

  т. о. в теплообменнике конденсируется =2,4*10^{-3  кг}/с .

  Тепло, выделившееся при конденсации этого количества воды при t_ср=35⁰С:

    кВт.

  Тепло, которое  надо отвести при охлаждении водорода:

    Вт.

  Тепло, которое  надо отвести при охлаждении воды:

    Вт.

    кВт.

  Снимаем это  тепло водой 7⁰С до 40⁰С. Поток этой воды:

  

   ,

   ⁰C,

  Площадь теплообмена  находим по уравнению теплопередачи:

   ,

  K=30 (газ-жидкость),

    м².

  6.6 Теплообменник после горелки.

    кВт.

  Снимаем это  тепло водой 7⁰С до 20⁰С. Поток этой воды:

  

   ⁰С.

  K=350 (жидкость-жидкость),

    м².

  6.7 Подогреватель для исходной воды.

  Исходную воду нагреваем до 60⁰С и направляем в колонну. Тепло, необходимое на нагрев:

    кВт.

  Нагреваем водой 70⁰С до 40⁰С.

  

   ⁰С.

  K=350 (жидкость-жидкость),

    м².

  6.8 Холодильник воды в НУОП(1).

Воду охлаждаем  до 20⁰С и направляем в НУОП. Тепло, необходимое на нагрев:

    кВт.

  Снимаем это  тепло водой 7⁰С до 20⁰С. Поток этой воды:

  

   ⁰С.

  K=350 (жидкость-жидкость),

    м².

 

  6.9 Холодильник избытка кислорода из ВУОП.

  В этом холодильнике пары кислорода охлаждаются от 80⁰С до 13⁰С  и конденсируются пары воды.

  Количество  воды в парах кислорода при  13⁰С:

   ,

  при 80⁰С:

   ,

  т. о. в теплообменнике конденсируется =1,17*10^-4 кг/сек.

  Тепло, выделившееся при конденсации этого количества воды при t_ср=50⁰С:

    Вт.

  Тепло, которое  надо отвести при охлаждении кислорода:

   Вт.

    Вт.

  Пусть охлаждающая  вода нагревается с 7⁰С до 10⁰С. Расход этой воды:

    кг/с=78,8 кг/ч.

   ⁰C,

  K=30 (газ-жидкость),

    м².

  6.12 Избыточный поток кислорода.

  В ВУОП водород  должен гореть в избытке кислорода, поэтому ставим дополнительный электролизёр. В электролизер подаем воду природного состава. Примем избыток кислорода 3%. Тогда

   моль/сек,

  Количество  воды, которое надо подавать на электролизёр:

   моль/сек=70,3моль/час.

  Производительность  электролизера по водороду

  G(H₂)=1574 л/час

 
 
 

        6.13.1 Высота второй колонны.

Найдём высоту колонны. Высота насадочной части-  2,94 м. Заполняем колонну катализатором и насадкой послойно. Слой катализатора-2 мм, слой насадки-8мм. Полная высота колонны составит ( )=3 м. В концентрирующей царге верх заполняется 10 см СПН, а низ 30 см СПН.

        6.13.2 Толщина теплоизоляции.

Толщину тепловой изоляции находим из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

  

,

где -коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/( ); -температура изоляции со стороны аппарата; -температура окружающей среды; -коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/( );  -температуру изоляции со стороны окружающей среды примем 35⁰С, т. к. колонна работает в закрытом помещении.

     Рассчитаем  толщину тепловой изоляции: Вт/( ).

В качестве материала  для тепловой изоляции выберем совелит. =0.09 Вт/( ). Тогда получим

 м.

  6.13.3 Определение потерь тепла с поверхности первой колонны через теплоизоляцию.

Площадь теплопередачи:

Количество потерянного  тепла:

Вода, подающаяся в  рубашку, понизиться до температуры  60 ˚С. Расход нагревающей воды находим из уравнения теплового баланса:

  

 

  6.14 Холодильник водорода из нижнего узла обращения потоков(2).

  В этом холодильнике водород охлаждаются от 70⁰С до температуры колонны (60⁰С) и конденсируются пары воды.

  Количество  воды в парах водорода при 60⁰С:

    кг/сек,

  при 70⁰С:

,

т. о. в теплообменнике конденсируется   =0,11*10^-3 кг/с .

Тепло, выделившееся при конденсации этого количества воды при t_ср=65⁰С:

 Вт.

Тепло, которое надо отвести при охлаждении водорода:

 Вт.

 Вт.

  Снимаем это  тепло водой 7⁰С до 40⁰С. Поток этой воды:

  

   ,

   ⁰C,

  Площадь теплообмена находим по уравнению теплопередачи:

   ,

  K=30 (газ-жидкость),

    м².

 

  6.15 Холодильник кислорода из нижнего узла обращения потоков(2).

  В этом холодильнике кислород охлаждаются от 70⁰С до 25⁰С  и конденсируются пары воды.

  Количество  воды в парах водорода при 70⁰С:

    кг/сек,

  при 25⁰С:

   ,

  т. о. в теплообменнике конденсируется = 0,12*10^{-3 кг}/с .

  Тепло, выделившееся при конденсации этого количества воды при t_ср=48⁰С:

    Вт.

  Тепло, которое  надо отвести при охлаждении кислорода: