Proiectarea din Punct de Vedere Mecanic a Unei Coloane de Distilare Atmosferică

Şef catedră, Titular disciplină,

Conf. dr. ing. N. Viorel Prof. dr. ing. A. Pavel

Conducător de proiect.

Conf. dr. ing. Gh. Dumitru

1. Tematica proiectului

Se urmăreşte proiectarea din punct de vedere mecanic, la nivel de proiect tehnic, a unui aparat cilindric vertical de tip „coloană”. Tipul tehnologic al aparatului este coloană de distilare atmosferică a ţiţeiului. Dimensiunile constructive ale coloanei sunt (vezi fig.1):

- diametrul interior tehnologic Dit:

- înălţimea mantalei cilindrice Hm:

- înălţimile tronsoanelor, 3 la număr, în care va fi împărţită mantaua:

- înălţimile fundurilor eliptice ale coloanei:

- înălţimea fustei cilindrice:

Echipamentul tehnologic interior reprezintă talere cu clopoţei ambutisaţi. Avînd în vedere procesul de distilare atmosferică, parametrii tehnologici principali sunt:

- presiunea interioară:

- temperatura internă maximă:

Mediul tehnologic este unul coroziv, corespunzător unei viteze de corodare a peretelui de rezistenţă de , echipamentul urmînd să aibă o durată de serviciu .

Zona climatică – B/STAS 10101/20-90. Zona seismică – B/P100-92. Sistemul constructiv termoizolant este vata minerală.

2. Planul tematic

2.1. Prezentarea constructiv-funcţională a aparatelor de tip coloană

Aparatele de tip coloană sunt recipiente cilindrice cu diametrul mic comparativ cu înălţimea. Considerarea unui utilaj ca aparat de tip coloană, din punct de vedere mecanic, depinde de zvelteţea sa, caracterizată de simplexul dimensional , în care - înălţimea totală a utilajului măsurată de la sol, în mm, iar - diametrul interior tehnologic echivalent, în mm.

Independent de tipul procesului fizic sau fizico-chimic care are loc, un utilaj de tip recipient se încadrează în grupa aparatelor de tip coloană dacă şi , sau orice raport , dacă .

Aparatele de tip coloană au ca scop realizarea unui anumit proces fizic sau fizico-chimic, caracterizat prin parametri de regim determinaţi. Se întâlnesc coloane care lucrează sub vid, la presiunea atmosferică sau supraatmosferică (1-50 at) şi la temperaturi de 500 – 600 0C (coloane în instalaţiile de cracare, reactoare şi generatoare pentru reacţii catalitice, etc.).

În industria chimică, în majoritatea cazurilor, în aparatele de tip coloană au loc procese de transfer de substanţă (absorbţie, desorbţie, chemosorbţie, rectificare, extracţie, adsorbţie fizică), motiv pentru care ideea de aparat tip coloană este asociată cu transferul de substanţă sau de masă.

În cazul proceselor de transfer de substanţă este necesar un contact intim între două faze: gaz – lichid, lichid – lichid, solid – gaz. Spre a asigura timpul de contact necesar realizării procesului dorit, coloana trebuie să aibă o anumită înălţime, care este un multiplu al diametrului.

În majoritatea coloanelor pentru procese de transfer de substanţă sau de masă, lichidul curge de sus în jos, sub acţiunea gravitaţiei, iar gazul sau vaporii de jos în sus, sub acţiunea presiunii. Interioarele coloanelor au drept scop crearea şi mărirea la maxim a suprafeţei de contact între faze. În acest scop se umple coloana cu corpuri de umplere, peste care curge lichidul supus prelucrării sau se pulverizează lichidul (coloane cu umplutură). În alte cazuri se compartimentează coloana pe înălţime, cu ajutorul unor talere, pe care are loc barbotarea gazului prin lichid (coloane cu funcţionare în regim de barbotare), fie pulverizarea lichidului de către gaz (coloane cu funcţionarea în regim de picături sau de pulverizare). În coloanele cu umplutură sau cu pulverizare, concentraţia celor două faze variază continuu pe înălţime. În coloanele cu talere variaţia fazelor se face în trepte, ale căror număr este egal cu cel al talerelor. Există şi coloane mixte, cu umplutură şi cu talere, de exemplu în industria sodei caustice pentru recuperarea CO2 şi NH3.