Проектирование насадочного абсорбера. Вариант 2.22 - файл n3.docx

приобрести
Проектирование насадочного абсорбера. Вариант 2.22
скачать (539.9 kb.)
Доступные файлы (8):
n1.cdw
n2.cdw
n3.docx404kb.20.01.2010 23:44скачать
n4.cdw
n5.cdw
n6.cdw
n7.cdw
n8.doc38kb.20.01.2010 23:50скачать

n3.docx



Введение

Абсорбция – это процесс избирательного поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).

При физической абсорбции поглощаемый газ (абсорбтив не взаимодействует химически с абсорбентом). Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется хемосорбцией.

Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощаемого газа из раствора – десорбция.

Сочетание абсорбции и десорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощаемый компонент в чистом виде. Во многих случаях десорбцию не проводят, т.к. абсорбент и абсорбтив представляют собой дешёвые или отбросные продукты которые после абсорбции можно вновь не использовать.

В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовой смеси и для очистки этих смесей от вредных примесей.

Абсорбционные процессы широко распространены в химической и пищевой промышленности и являются основной технологической стадией ряда важнейших производств. Например: абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция HCL в производстве соляной кислоты, абсорбция аммиака водой в производстве аммиака и аммиачных удобрений.

Аппараты, в которых осуществляется абсорбционные процессы. Называют абсорберами. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на поверхности раздела фаз, поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на следующие группы: 1) поверхностные и пленочные; 2) насадочные; 3) барботажные (тарельчатые); 4) распылительные.

Широкое распространение в химической и пищевой промышленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой – твердыми телами различной формы. В насадочной колонне насадка устанавливается на опорные решетки, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости.

Последняя с помощью распределителя равномерно орошает насадочные тела и стекает вниз. По всей высоте слоя насадки равномерного распределения жидкости по сечению колонны обычно не достигают, что объясняется пристенным эффектом – большей плотностью укладки насадки центре сечения колонны, чем у её стенок. Вследствие этого жидкость имеет тенденцию растекаться от центра колонны к её стенкам. Поэтому для улучшения смачивания насадки в колоннах большего диаметра насадку укладывают слоями (секциями) высотой 2-3м, и под каждой секцией, кроме нижней, устанавливают перераспределители жидкости в виде пустых колец.

В насадочной колонне жидкость течет по элементу насадки главным образом в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки.

В тарельчатых абсорберах контакт между газом и жидкостью обеспечивается специальными устройствами – тарелками, которые в зависимости от скоростей их движения работают в различных гидродинамических условиях: пузырьковом, пеплом или струйном.

Наибольшее распространение в тарельчатых колонных аппаратах нашли колпачковые, сетчатые, клапанные и пластинчатые тарелки.

Все тарельчатые колонные аппараты могут быть с переливными устройствами или без них (провальными).

В соответствии с заданием на проектирование выполнить расчет двух вариантов абсорбера (насадочного и тарельчатого) с целью выбора конструктивного оптимального решения аппарата по предлагаемому параметру оптимизации (d – диаметру абсорбера)

Целью расчета абсорберов будем считать определение их габаритных размеров (высоты и диаметра) и гидравлического сопротивления по газовому потоку.


1. Расчет насадочного абсорбера

Поскольку основной целью расчета является определение высоты и диаметра абсорбера, то необходимо определить скорости фаз и поверхность массопередачи.

Поверхность массопередачи определим из основного уравнения массопередачи:
(1)
где М – масса поглощаемого в-ва, кг/с;

Кх, Ку – коэффициенты массопередачи соответственно по жидкой и газовой фазам, кг(м2с);

- движущая сила абсорбции, выражаемая соответственно в единицах концентраций жидкой и газовой фаз.

В расчетах будем использовать концентрации, выраженные в относительных единицах .

Использование относительных концентраций распределяемого компонента позволяет минимизировать уравнение равновесных концентраций и значительно упростить расчеты.

Нагрузки по фазам соответственно будем выражать в массовых расходах носителей, кг/с.

Для решения уравнения (1) определим М, и
1.1. Определение расхода поглотителя и массы поглощаемого вещества
Массу аммиака (NH3), переходящих в процессе абсорбции из газовой смеси (Г) в поглотитель (вода) за единицу времени, находят из уравнения материального баланса:

(2)

где L,G – расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, кг/с, - начальная и конечная концентрация жидкости кг/кг; - начальная и конечная концентрации газа, кг/кг.

Выразим составы фаз, нагрузки по газу и жидкости в выбранной для расчета размерности

(3)

где - плотность аммиака при нормальных условиях,

По уравнению (3) получим:





Для выполнения дальнейших расчетов построим линии равновесных и рабочих концентраций рассматриваемого процесса абсорбции.

Уравнение линии равновесных концентраций имеет вид:

(4)
где - относительная концентрация БУ в жидкой фазе М, кмоль/кмоль М; - равновесная соответствующая значению концентрация NH3 в газе (Г), кг/кг; m – коэффициент распределения, кг/кг (тангенс угла наклона линии равновесия) m = 1,3 [1].

Задаваясь значениями от 0 до 0.05 по уравнению (4) рассчитаем соответствующие им значения равновесных концентраций . Результаты расчета сведем в таблицу 1
Таблица 1. Равновесные составы системы аммиак-вода:

кг/кг

0

0,005

0,01

0,0125

0,015

0,02

0,025

кг/кг

0

0,0065

0,013

0,0162

0,0195

0,026

0,0325


По данным таблицы 1 на - диаграмме [4] строим линию равновесия -прямая 1.

Для построения линии рабочих концентраций АВ – прямая 2 определим конечную концентрацию NH3 в поглотительном масле , которая обуславливает его расход и влияет на размеры и гидравлическое сопротивление абсорбера.

Поэтому выбирают, исходя из оптимального расхода поглотителя, который для химических производств в 1,5 раза больше минимального . [1,4].

Из уравнения материального баланса
(5)

откуда

где - концентрация NH3 в жидкости, равновесная с газом начального состава. По рисунку 1

По уравнению (5)

Из уравнения (5) расход воды (поглотителя) равен:

Удельный расход поглотителя (на 1 кг инертной части газа)

1.2. Определение движущей силы процесса

Движущей силой процесса абсорбции является степень отклонения системы от состояния равновесия. Следовательно, в каждой точке по высоте абсорбера она может быть рассчитана как разность между рабочей и соответствующей ей равновесной концентрациями. Поскольку движущая сила по высоте абсорбера меняется, то для расчета её среднего значения необходимо определить движущие силы по концам абсорбера (внизу и сверху).

Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз определим движущую силу в единицах концентрации газовой фазы [1]:

(6)

где - большая движущая сила; - меньшая движущая сила.

фрагмёент.jpg

Рис.1-График рабочей и равновесной концентраций.

Значения равновесных концентраций, соответствующих начальной концентраций NH3 в газе - и конечной концентрации NH3 в газе - , определим по рисунку 1: , .

Тогда движущие силы по концам абсорбера:



По формуле (6) средняя движущая сила:

.
Определим число ступеней изменения концентрации в абсорбере графическим методом:

фрагмент.jpg

Рис.2-График определения числа ступеней изменения концентрации.



Данное значение будем использовать для дальнейшего расчета.

Средняя движущая сила процесса будет равна:


1.3. Расчет коэффициента массопередачи

Коэффициент массопередачи Ку зависит от коэффициентов массоотдачи в жидкой фазе ?х и газовой фазе ?у и связан с ними уравнением [2]:

(7)
(8)

Единицы измерения Кxу, ?х, ?у – кг/(м2с).

m-тангенс угла наклона линии равновесия.

Коэффициенты массоотдачи имеют одинаковую размерность с коэффициентом массопередачи, хотя физический смысл их другой: коэффициенты массоотдачи ?х (в фазе Фх) и ?у (в фазе Фу) показывают, какое количество вещества переходит от поверхности раздела фаз в ядро фазы (или в обратном направлении) через единицу поверхности в единицу времени при движущей силе равной единице.

Выбираем керамические кольца Рашига размером 50х50х5 м. Удельная поверхность насадки, а = 90 м33, эквивалентный диаметр dэ = 0,035 м, свободный объем (порозность) , насыпная плотность .

1.3.1 Расчет коэффициента массоотдачи в газовой фазе
Для выбранной деревянной хордовой насадки (регулярная насадка) коэффициент массоотдачи в газовой фазе ?у находят из уравнения [2-3].
(8)

(9)

По формуле (11) коэффициент диффузии в газе:



Критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке характеризует режим движения газа в каналах насадки (зернистого слоя) и рассчитывается по формуле:

(10)

Из характеристики насадки хордовой деревянной выбираем: , dэ = 0,035м.

Средняя плотность аммиака при нормальных условиях [4]. Пересчитаем плотность газа на условиях в абсорбере по формуле:
(11)
где То = 273оК – абсолютная температура; - молярная масса смеси;

t = 20оС, - температура и давление в абсорбере.
По формуле (13)



Вязкость аммиака при температуре t = 20оС [4]:

Рабочую скорость газа в колонне примем равной , где - предельная скорость газа в колонне, выше которой наступает захлебывание насадочных абсорберов.

Предельную скорость газа можно рассчитать по уравнению [1]

(12)

где - вязкость поглотителя при температуре в абсорбере и аммиака при 18оС соответственно: при t = 20оС , при t = 20оС ; L и G – расходы жидкой и газовой фаз, кг/с; L/G = l =4,69 кг/кг; А,В – коэффициенты, зависящие от типа насадки:

А = -0,073, В = 1.75[1]. - плотность аммиака в абсорбере; - плотность воды при условиях в абсорбере.

С учетом вышеперечисленного уравнение (12) примет вид:



или

Отсюда

По формуле (10)



Диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы рассчитывается по уравнению

(13)

где - динамическая вязкость, плотность и коэффициент диффузии по газовой фазе, соответственно: .

По уравнению (13)



Коэффициент массоотдачи в газовой сфере по формуле (8)



Выразим в выбранной для расчета размерности по формуле

(14)

где - плотность газа при условиях в абсорбере; - средняя концентрация NH3 в газе.

По формуле (14)


1.3.2. Расчет коэффициента массоотдачи в жидкой фазе

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе находят из общего уравнения [4]

(15)

где - диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы.

Из уравнения (15) коэффициент массоотдачи в жидкой фазе равен:

(16)

где Dх – средний коэффициент диффузии NH3 в каменноугольном масле, м2/с; бпр – приведенная толщина стекающей пленки жидкости, м; - модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости; - диффузионный критерий Прандтля для жидкости.

Для расчета коэффициента диффузии в разбавленных растворах рекомендуется уравнение[4]:

(17)

где - параметр, учитывающий ассоциацию молекул; Т=293 К – температура;

М=18 кг/кмоль – мольная масса воды; =96 см3/моль – мольный объем NH3; - вязкость воды при условиях в абсорбере.

По уравнению (17)



Приведенную толщину стекающей пленки жидкости рассчитывают по формуле [4]

(18)

где - динамическая вязкость воды при условиях в абсорбере; - плотность воды при условиях в абсорбере ; g = 9.81 м/с2 – ускорение силы тяжести.

По формуле (18)



Диффузионный критерий Прандтля рассчитывают по уравнению



Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости определяют по формуле:

(19)

где -плотность и вязкость воды при условиях в абсорбере, кг/м3 и Па с; а – удельная поверхность насадки, м23, - плотность орошения, м32с.

Плотность орошения рассчитывают по уравнению:

(20)

где L = 1,65 кг/с ; - плотностьводы; S – площадь сечения абсорбера м.

Диаметр абсорбера находят из уравнения расхода:



где - объемный расход газа при условиях в абсорбере, м3/с; - рабочая скорость газа в абсорбере, м/с.

Объемный расход газа при условиях в абсорбере:





Из нормального ряда диаметров колоны для химической нефтеперерабатывающей промышленности [4] выбираем ближайший диаметр колонны D = 1,65 м. При этом действительная скорость газа в колонне:



По уравнению (20):



Тогда по уравнению (19):



Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе по уравнению (18):



Выразим в выбранной для расчета размерности:



По уравнению (7) определяем коэффициент массоотдачи в газовой фазе:




1.4. Расчет высоты абсорбера

По уравнению (1) поверхность массопередачи в абсорбере:



Высота насадки, необходимая в абсорбере для создания этой поверхности массопередачи:



где - доля активной поверхности насадки (принимаем предварительно)

Расстояние между днищем абсорбера и насадкой zH определяется необходимостью равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны. Расстояние от верха насадки до крышки абсорбера zВ зависит от размеров распределительного устройства для орошения насадки и от высоты сепарационного пространства (в котором часто устанавливают устройства для предотвращения брызгоуноса из колонны)

По [5] примем эти расстояния равными соответственно 1,4 и 2,5 м. Тогда общая высота одного абсорбера:




1.5.Определение высоты насадочного слоя через высоту единиц переноса.

Высота слоя насадки определяется по формуле:

, (21)

Где – высота единицы переноса, м; - общее число единиц переноса.

(22)



Определим высоту единиц переноса:

(23)



По формуле 21 определим высоту слоя насадки:



1.6. Гидравлическое сопротивление абсорбера

Гидравлическое сопротивление ?Р обуславливается энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер. Величину ?Р рассчитывают по формуле [1,3]:

(22)

где - гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па; - плотность орошения, м3/(м2с); - коэффициент, значение которого для различных насадок приведены в [4].

Для деревянной хордовой насадки - 169

Гидравлическое сопротивление сухой насадки определяют по уравнению Дарси-Вейсбаха [4].

(23)

где - коэффициент гидравлического трения; Н – высота насадки в абсорбере, м; dэ – эквивалентный диаметр насадки, м; - скорость газа в свободном сечении колонны, м/с; - плотность газа при условиях в абсорбере.

Значения вышеперечисленных параметров:

dэ = 0,035м, Н = 3,63 м, = 0.8 кг/м3

Скорость газа в свободном сечении колонны (фиктивная скорость):



Для насадки:



По формуле (23):



По формуле (22):



Общее сопротивление системы абсорбера будет больше на величину гидравлических сопротивлений газопроводов, соединяющих абсорберы.

1.7. Гидравлический расчет

Необходимо рассчитать трубопровод и подобрать марку центробежного насоса в схеме.
Рис. 3 Схема трубопровода

Вода центробежным насосом 1 из сборника 2 подается в абсорбционную колонну 3. Расход воды V = 1,6510 –3 м3/с. Вода подается по трубопроводу длиной l =lвс + lн = 6 + 18 = 24 м. Длина трубопровода от насоса до теплообменника lн = 18 м, высота всасывания hвс = 3 м, максимальная высота подъема сока Н = 12 м.

1.7.1 Разбивка трубопровода на участки

Трубопровод состоит из всасывающей и напорной линий (рис. 3.1).

Всасывающая линия – трубопровод от сборника 2 до насоса 1, по которому поступает вода.

Напорная линия:

– участок трубопровода от насоса 1 до абсорбера 3.

1.7.2 Определение геометрических характеристик участков трубопровода, скоростей и режимов движения жидкости в ней
Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов определяются из уравнения расхода по следующей формуле

(24)

где ? – средняя скорость движения жидкости, м/с.

Скорость движения жидкости на всасывающем участке трубопровода выбираем из интервала ?вс=0,8-1,1 м/с, примем ?вс=0,8 м/с, по формуле (24) определяем диаметр всасывающего трубопровода

м

Скорость движения жидкости на напорном участке трубопровода от насоса до абсорбера выбираем из интервала ?вс=1,1-1,5 м/с, примем ?вс=1,1 м/с, по формуле (24) определяем диаметр напорного трубопровода

м

Так как для изготовления трубопровода используются стандартные трубы, то расчетные диаметры всасывающего и напорного трубопроводов необходимо округлить до ближайшего размера по государственному стандарту. Учитывая характеристики среды, выбираем по ГОСТ 5632-72 для всасывающего участка трубопровода бесшовную трубу из стали 20 Ш 63х4 dвс=0,055 м, для напорного участка трубопровода бесшовную трубу из стали 20 Ш 53х4 dн=0,045 м, эквивалентная шероховатость труб Кэкв=0,2 мм.

Уточним скорости движения сока в трубопроводе по следующей формуле

,

где V – объемного расхода жидкости в теплообменнике, м3/с;

d – внутренний диаметр труб, м;

Всасывающий участок трубопровода

м/с.

Напорный участок трубопровода

м/с.

Для установления режима движения жидкости в трубах необходимо рассчитать число Рейнольдса

(25)

где ? - скорость движения воды в трубе, м/с;

d – внутренний диаметр трубок, м;

µ - динамическая вязкость воды, Па·с.

Всасывающий участок трубопровода
.

Режим движения жидкости турбулентный.

Напорный участок трубопровода

.

Режим движения жидкости турбулентный.
1.7.3 Расчет сопротивления сети трубопровода

Различают два вида потерь напора: потери по длине и потери в местных сопротивлениях.

Полное гидравлическое сопротивление на каждом из участков (в м),

h=hтр+hм.с. (26)

где hтр – потери по длине, м;

hм.с. – потери в местных сопротивлениях, м.

Сопротивление трения определим по формуле Дарси-Вейсбаха

hтр=, (27)

где  – гидравлический коэффициент трения;

L – длина трубопровода, м;

d – внутренний диаметр теплообменных труб, м;

? – скорость потока теплоносителя в теплообменнике м/с;

g – ускорение свободного падения, м/с2; g=9,81 м/с2,

Для определения  необходимо уточнить, являются ли выбранные трубы шероховатыми или гидравлически гладкими. Для этого сравним абсолютную шероховатость  (м) и толщину вязкого подслоя  (м).

Абсолютную шероховатость  определим по формуле

= (28)

где Кэкв – эквивалентная шероховатость выбранных труб, м, принимаем , тогда

=м

Толщину вязкого подслоя  определяем по формуле

(29)

где Re – число Рейнольдса,

гл – значение гидравлического коэффициента трения для гидравлически гладких труб.

При 4000 < Re < 105 значение гидравлического коэффициента трения для гидравлически гладких труб определяется по формуле Блазиуса

. (30)

При Re>105 значение гидравлического коэффициента трения для гидравлически гладких труб определяется по формуле по формуле Конакова

(31)

Для определения ? необходимо проверить выбранные трубы на шероховатость, сравнив абсолютную шероховатость ∆ и толщину вязкого подслоя ?. Если ?>∆, то трубы считаются гидравлически гладкими, если же ?<∆, то трубы считаются гидравлически шероховатыми и необходим пересчет значения коэффициента гидравлического трения по формуле Френкеля

(32)

Местное сопротивление hм.с. определяем по формуле Вейсбаха

, (33)

где  – сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Всасывающий участок трубопровода

Определяем значение гидравлического коэффициента трения для гидравлически гладких труб по формуле (30), 40005

.

Рассчитываем значение толщины вязкого подслоя о формуле (29)

м

Так как <, приходим к выводу, что трубы является гидравлически гладкими, поэтому пересчет коэффициента гидравлического сопротивления не требуется.

На рассматриваемом участке трубопровода потери по длине составляют по формуле Дарси-Вейсбаха (27)

hтр вс== м.

На рассматриваемом участке трубопровода 2 местных сопротивления: вход в трубопровод и поворот под углом 900 (?вх=0,5, ?пов=0,5)

Потери напора в местных сопротивлениях по (33)

м

Суммарные потери напора на всасывающем участке составят по формуле (26)

hвс=hтр вс+hмс. вс=0,08+0,05=0,13 м.

Напорный участок трубопровода:

Определяем значение гидравлического коэффициента трения для гидравлически гладких труб по формуле (3.13), 40005



Рассчитываем значение толщины вязкого подслоя о формуле (29)

м

Так как , приходим к выводу, что трубы является гидравлически гладкими, следовательно ?=0,22 10-3.

На рассматриваемом участке трубопровода потери по длине составляют по формуле (27)

hтр 1== м.

На рассматриваемом участке трубопровода одно местное сопоотивление поворот на 90 о (?пов=0,5)м.

м

Суммарные потери напора на напорном участке от насоса до теплообменника равны

hн=hтр н+hм.с.=0,16+0,04 =0,2 м.

?h=hвс+hн (34)

?h=0,13+0,2=0,33 м.
1.7.4 Определение требуемого напора насоса и

выбор марки насоса
Насос при работе должен сообщать жидкости, протекающей через него, энергию необходимую для ее подъема на определенную высоту, на преодоление разности давлений в накопительной емкости, гидравлических сопротивлений в трубопроводах и аппаратах. Требуемый напор насоса определим по следующей формуле

(35)

где Н – высота подъема жидкости, Н=12 м;

hвс – величина подпора жидкости, hвс=3 м;

Pн0 – разность давления в резервуарах, Па;

?h – общие потери в сети трубопровода и включенных в него аппаратов, м

м

По найденному требуемому напору Нтр=17,37 м и заданной подаче V=1,6510-3 м3/с в ряду характеристик V-H насосов типа Х определяем марку насоса, соответствующую этим параметрам.

По заданной подаче V = 1.6510-3 м3/с и рассчитанному требуемому напору Нтр=17,37 м выбираем насос АХ 125-80-250А, n=1450 об/мин.

Полученная подача не равна заданной поэтому необходимо отрегулировать работу насоса на сеть изменением числа оборотов насоса.

2. Конструктивный расчет

Для проведения процесса абсорбции аммиака водой из газо-воздушной смеси выбираем насадочный царговый колонный аппарат с насыпной насадкой. колонный аппарат из корпуса с люками и штуцерами для коммуникаций, установленном на опоре.

Выбор способа изготовления корпуса колонны

Корпус колонны собирается из отдельных царг на фланцах с прокладками. Царги представляют собой трубы определенной длины с фланцами по концам.

Материалы обечайки, фланцев и прокладок выбираем по[5]. Для аппаратов, работающих в среде аммиака и растворов аммиака в воде рекомендуются стали Х18Н10Т и ОХ18Н12Б. выбираем сталь Х18Н10Т. Материал прокладок фторопласт 3.

В качестве фланцев выбираем фланцы аппаратные, т. к. при одних и тех же параметрах(температуре, давлении диаметре) в аппарате и материале имеют меньше габариты и металлоемкость по сравнению с фланцами арматурными. Т. к. пары аммиак являются опасными для здоровья человека, а в определенном соотношении с воздухом являются взрывоопасными, то с целью лучшей герметизации фланцевых соединений при сборке царг в колонну выбираем фланцы цельные тип 2.

Основные размеры выбранных фланцев выбираем по [5, табл. 21,12]: Dв=1600 мм; h=60; Dб=1725мм; Dф=1770мм; количество болтов 32 шт.; диаметр болтов М22.

-для штуцера ввода и вывода газовой смеси:

Dв=150 мм; Dб=225мм; Dф=260мм; количество болтов 8 шт.; диаметр болтов М16.

Наибольшее распространение в химическом машиностроении получили эллиптические отбортованные днища по ГОСТ 6533 – 78 [3 c.25], толщина стенки днища 1 = = 8 мм.

Аппараты вертикального типа с соотношением Н/D > 5, размещаемые на открытых площадках, оснащают так называемыми юбочными цилиндрическими опорами.

Определим толщину стенки колонны:

Номинальное допустимое напряжение для стали марки Х18Н10Т равно ?=148 МПа.

Допускаемое напряжение определяется по формуле

(24)



Определим отношение параметров

(25)

где -коэффициент прочности сварного шва;

р - давление в абсорбере, МПа

14,8*1/0,16=92,5

Номинальную расчетную толщину стенки определим по формуле

(26)

где -внутренний диаметр колонны, м



Прибавку к расчетной номинальной толщине стенки на округление до ближайшего большего размера по сортаменту примем равной 0,07мм. Таким образом, окончательную толщину стенки обечайки примем равной

7,93+0,07=8 мм

3. Описание технологической схемы производства концентрированной аммиачной воды

Слабая аммиачная вода из напорного бака НБ через теплообменник Т, в котором она нагревается до 50-60, поступает в диссоциатор Д. Диссоциатор представляет собой тарельчатую колонну, на нижних тарелках которой расположены нагревательные устройства, обогреваемые глухим паром. Эти тарелки не имеют колпачков, а снабжены лишь переливными трубами дли жидкости. Нагрев в диссоциаторе производится до 96-98; при этом происходит разложение карбоната и сульфида аммонии. Верхние тарелки представляют собой обычные барботажные колпачковые тарелки, на которых выходящие из нижней части диссоциатора газы промываются поступающей аммиачной водой. Чтобы уменьшить потери NH3, с газами из диссоциатора, подогретую слабую аммиачную воду подают на одну на средних тарелок верхней части диссоциатора, а на верхнюю тарелку подают холодную аммиачную воду (около 10% от всего количества), направляемую в обход теплообменника. Газы выходят из диссоциатора с температурой 45 ; с ними уходит до 80% всей СО2, и до 50% H2S, содержащихся в слабой аммиачной воде. Потери NH3 с газами из диссоциатора обычно не превышают 5% от содержания его в слабой аммиачной воде; для улавливания этого аммиака газы из диссоциатора пропускают через орошаемый водой скруббер.

Из диссоциатора аммиачная вода, в значительной степени освобожденная от С02 и H2S и подогретая до 96—98°, поступает сверху в дестилляционную колонну ДК, представляющую собой обычную колонну с колпачковыми тарелками. В дестилляционной колонне происходит десорбция летучего аммиака путем его отгонки с подаваемым снизу в колонну острым паром. Освобожденная от аммиака вода выходит из нижней части колонны и направляется в теплообменник Т для подогрева слабой аммиачной воды.

Газы из колонны, имеющие температуру 100—102° и содержащие, кроме аммиака, еще пары HsO, СО2, и H2S, поступают в дефлегматор ДФ-1, где охлаждаются до 89—92°; при этом часть водяных паров конденсируется, в конденсате растворяется некоторое количество аммиака, и эта жидкость стекает обратно в колонну, как флегма. Из дефлегматора смесь паров, соответствующая по составу концентрированной аммиачной воде, поступает в конденсатор К, из которого выводят готовую концентрированную аммиачную воду.

При описанном методе работы (так называемый круговой метод) отработанная вода, выпускаемая из дестилляционной колонны и содержащая нелетучий аммиак, после охлаждения в градирне Г возвращается на абсорбцию аммиака в скрубберах. По мере накопления в ней нелетучих соединений аммония часть циркулирующей таким образом выводят из оборота и заменяют свежей. Выведенная из оборота вода подается на известковую колонну ИК, в нижнюю часть которой подается также известковое молоко (с содержанием 45- 75 г СаО в 1 л воды). Газы из колонны поступают в дефлегматор ДФ-2, аналогичный дефлегматору ДФ-1, а жидкость из нижней части колонии направляется в приколонок ПК, в котором происходит взаимодействие аммиачной воды с известковым молоком.

Получаемая при описанном процессе концентрированная аммиачная вода содержит 18—20% вес. NН3 и небольшое количество примесей — С02 и H2S.

Заключение


В ходе выполнения курсового проекта был проведен расчет насадочного абсорбера для поглощения аммиака водой из его смеси с воздухом, установлены основные параметры процесса, определены расходы жидкости и газа, а также проведен конструктивный расчет. Что позволяет использовать результаты данного расчета при проектировании абсорбционных аппаратов в линии для получения концентрированной аммиачной воды.


Список используемой литературы


  1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учеб. для студ. хим. – технол. спец. вузов. – 9-е изд;испр. - М.: Химия, 1971. - 784 с.

  2. Кавецкий Г.Д., Васильев Б.В. Процессы и аппараты пищевой технологии. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Колос, 2000. - 551 с.

  3. Насосы и насосные установки пищевых предприятий: Учеб. пособие / А.В. Логинов, М.И. Слюсарев, А.А. Смирных; ВГТА, Воронеж. 2001. - 220 с.

  1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / Под ред.П.Г. Романкова. – 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1987. - 510 с.

  2. Дытнерский Ю.И., Борисов Г.С., Брыков В.П. и др. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию /2-е изд. - М.: Химия, 1991. - 496с.

  3. Страус В. Промышленная очистка газов / Пер. с англ. – М., Химия, 1981. - 616с., ил.

  4. Рамм В.М. Абсорбционные процессы в химической промышленности / М.: Госхимиздат, 1951 г. - 351 с.

  5. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты . Методы расчета и основы конструирования/ 3-е изд. перераб. и доп. : М.: Химия, 1978 г. - 280 с.

  6. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры: Справочник, 2-е изд., перераб. и доп. / Под ред. Н.Н. Логинова. Л.: Машиностроение, 1970г. - 753 с.

  7. Рамм В.М. Абсорбция газов / Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.:Химия, 1976 г. - 650 с.


Приложения





КП-02068108-ПАПП-260601-2,22-2010-ПЗ


Лист

Изм

Лист


докум.

Подп.

Дата



Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации