La ecuación Souders-Brown (el nombre de Mott Souders y George Granger Brown [1] [2] ), ha sido una herramienta para la obtención de la máxima de vapor permisible de velocidad en recipientes de separación de vapor-líquido (diversamente llamados tambores de flash , knockout tambores , knockout ollas , compresor tambores de succión y tambores de entrada del compresor ). También se ha utilizado para el mismo propósito en el diseño de columnas de fraccionamiento con bandeja, columnas de absorción con bandeja y otras columnas de contacto vapor-líquido.
Un tambor separador de vapor-líquido es un recipiente vertical en el que se alimenta una mezcla de líquido y vapor (o un líquido intermitente) y en el que el líquido se separa por gravedad, cae al fondo del recipiente y se extrae. El vapor viaja hacia arriba a una velocidad de diseño que minimiza el arrastre de cualquier gota de líquido en el vapor cuando sale por la parte superior del recipiente.
Usar
El diámetro de un tambor separador de vapor-líquido viene dictado por el caudal volumétrico esperado de vapor y líquido del tambor. La siguiente metodología de dimensionamiento se basa en el supuesto de que se conocen esos caudales.
Utilice un recipiente de presión vertical con una relación longitud-diámetro de aproximadamente 3 a 4, y dimensione el recipiente para proporcionar aproximadamente 5 minutos de inventario de líquido entre el nivel de líquido normal y el fondo del recipiente (con el nivel de líquido normal algo por debajo del entrada de alimentación).
Calcule la velocidad de vapor máxima permitida en el recipiente mediante la ecuación de Souders-Brown:
dónde: | |
= velocidad de vapor máxima permitida, m / s | |
= densidad del líquido, kg / m³ | |
= densidad de vapor, kg / m³ | |
= 0,107 m / s (cuando el tambor incluye una almohadilla de malla de eliminación) |
Entonces, el área de la sección transversal del tambor se puede encontrar en:
dónde: | |
= velocidad de vapor máxima permitida, m / s | |
= caudal volumétrico de vapor , m³ / s | |
= área de la sección transversal del tambor |
Y el diámetro del tambor es:
El tambor debe tener una salida de vapor en la parte superior, una salida de líquido en la parte inferior y una entrada de alimentación aproximadamente al nivel medio lleno. En la salida de vapor, coloque una almohadilla de malla de eliminación dentro del tambor de modo que el vapor deba pasar a través de esa malla antes de que pueda salir del tambor. Dependiendo de cuánto flujo de líquido se espere, la línea de salida de líquido probablemente debería tener una válvula de control de nivel de líquido .
En cuanto al diseño mecánico del tambor (materiales de construcción, espesor de pared, tolerancia a la corrosión, etc.), utilice los mismos criterios que para cualquier recipiente a presión.
Valores recomendados de k
El Libro de datos de ingeniería de GPSA [3] recomienda los siguientes valores k para tambores verticales con almohadillas de malla horizontales (a las presiones de funcionamiento indicadas):
- A una presión manométrica de 0 bar : 0,107 m / s
- A una presión manométrica de 7 bar: 0,107 m / s
- A una presión manométrica de 21 bar: 0,101 m / s
- A una presión manométrica de 42 bar: 0,092 m / s
- A una presión manométrica de 63 bar: 0,083 m / s
- A una presión manométrica de 105 bar: 0,065 m / s
Notas de GPSA:
- k = 0,107 a una presión manométrica de 7 bar. Reste 0,003 por cada 7 bar por encima de una presión manométrica de 7 bar.
- Para soluciones de glicol o amina , multiplique los valores de k por encima de 0,6 - 0,8
- Por lo general, use la mitad de los valores k anteriores para el tamaño aproximado de los separadores verticales sin almohadillas de malla.
- Para depuradores de succión de compresor y separadores de entrada de expansión, multiplique k por 0,7 - 0,8
Ver también
Referencias
- ^ M. Souders y GG Brown (1934). "Diseño de Columnas de Fraccionamiento, Arrastre y Capacidad". Química industrial y de ingeniería . 38 (1): 98–103. doi : 10.1021 / ie50289a025 .
- ^ Estudio analítico de la eficiencia de separación de líquido / vapor Archivado el24 de abril de 2009en Wayback Machine , estudio desarrollado por WD Monnery, Chem-Pet Process Technology Ltd. y WY Svrcek, Universidad de Calgary , Calgary , Canadá , 2005, para la tecnología del petróleo Alliance Canadá
- ^ Asociación de Proveedores de Procesamiento de Gas (GPSA) (1987). Libro de datos de ingeniería . 1 (décima ed.). Asociación de proveedores de procesamiento de gas, Tulsa , Oklahoma .