- •Введение
- •1.2 Определение диаметра абсорбера
- •1.3 Определение плотности орошения и активной поверхности насадки
- •1.4 Определение высоты насадки
- •1.5 Определение высоты абсорбера по числу единиц переноса
- •1.6 Определение гидравлического сопротивления абсорбера
- •2 Расчёт холодильника
- •3 Расчёт трубопровода
- •Заключение
Федеральное агентство по образованию РФ
ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»
Факультет химических технологий
Кафедра промышленной экологии процессов и аппаратов химических производств
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Расчёт насадочного абсорбера
Пояснительная записка
( ПЭ ПАХП 000000.006 ПЗ)
Руководитель
____________Атаманов А.А.
________________________
Разработал
студент группы 64-1
____________Заблоцкая Т.С.
________________________
Реферат
В курсовом проекте рассчитан и спроектирован насадочный абсорбер. Рассчитан холодильник и трубопровод.
Пояснительная записка содержит 36 страницы, 2 рисунка, 1 таблицу, 3 источника литературы, графическая часть формата А1 – 2 шт.
Содержание
Введение 4
Принципиальная схема абсорбционной установки 5
Принципиальная схема абсорбционной установки приведена на рисунке 1 5
Газ на абсорбцию подается через холодильник 14 газодувкой 1 в нижнюю часть колонны 2,где равномерно распределяется перед подачей на контактный элемент. Абсорбент из промежуточной емкости 9 насосом 10 подается в верхнюю часть колонны и равномерно распределяется по поперечному сечению абсорбера с помощью оросителя 4. В колонне осуществляется противоточное взаимодействие газа и жидкости. Газ после абсорбции, проидя брызгоотбойник 3,выходит из колонны. Абсорбент стекает через гидрозатвор в промежуточную емкость 13, откуда насосом 12 направляется на регенерацию в десорбер 7 после предварительного подогрева в теплообменнике-рукуператоре 11. Исчерпывание поглощенного компонента из абсорбента производится в кубе 8, обогревом, как правило , насыщенным водяным паром. перед подачей на орошение колонны абсорбент, пройдя теплообменник-рекуператор 11, дополнительно охлаждается в холодильнике 5 5
1 Расчёт насадочного абсорбера 6
1.1 Составление материального баланса и определение расхода воды 6
1.2 Определение диаметра абсорбера 9
1.3 Определение плотности орошения и активной поверхности насадки 10
1.4 Определение высоты насадки 10
1.5 Определение высоты абсорбера по числу единиц переноса 12
1.6 Определение гидравлического сопротивления абсорбера 15
2 Расчёт холодильника 17
3 Расчёт трубопровода 23
Принимаем d=0,404 м. 23
Заключение 24
Введение
Абсорбцией называют процесс поглощения растворимого компонента газовой смеси жидким поглотителем. Абсорбцию применяют в промышленности для получения готового продукта (производство кислот), разделения газовых смесей (получение бензола из коксового газа), улавливания вредных(H2S, CO, влаги) и ценных (рекуперация спиртов и др.) компонентов.
При абсорбции происходит контакт жидкости и газа, при этом масса одного из компонентов газовой фазы переносится в жидкую фазу или наоборот (десорбция).
Для проведения процессов абсорбции применяются колонные аппараты различного типа, отличающиеся один от другого способом контакта фаз и видом контактного устройства. Целью расчёта установок абсорбции является определение основных размеров колонны, её гидравлического сопротивления, материальных потоков и расхода тепла.
Бесцветный газ с сильным характерным запахом (с совершенно чистом виде обладает острым запахом, мало похожим на обычный запах аммиака). При нормальных условиях 1 л аммиака весит 0,7708 г. плотность по воздуху 0,5962. Т. пл. -77,8, т. кип. -33,4 °С. При комнатной температуре аммиак может быть переведен в жидкое состояние при давлении 6-7 бар. Пл. жидкого аммиака при 0 °С равна 0,638 г/см3.
В атмосфере кислорода аммиак горит зеленоватым пламенем, образуя азот и воду. Смесь 4 объемов NH4 и 3 объемов O2 сильно взрывается при зажигании. Аммиак очень хорошо растворяется в воде с большим выделением тепла, хорошо растворяется в этиловом спирте и других спиртах.
Водный раствор аммиака (водный аммиак, гидрат окиси аммония, гидроокись аммония, нашатырный спирт) представляет собой бесцветную жидкость легче воды с характерным запахом аммиака. Имеет сильнощелочную реакцию. Константа диссоциации NH4OH 1,76·10-5 при 25 °С. При нагревании до кипения весь аммиак выделяется из раствора в виде газа.
Раствор NH3 ведет себя во многих отношениях, как раствор гидрата окиси аммония NH4OH, но попытки получить это соединение в чистом виде при обычной температуре не увенчались успехом. Однако исследование кривой плавкости системы NH3 - H2O указало на существование при низких температурах соединений 2NH3·H2O [или (NH4)2O] - окиси аммония с т. пл. -78,9 °С и NH3·H2O (или NH4OH) - гидроокиси аммония с т. пл. -79 °С, кристаллизующихся в бесцветных кристаллах.
Работы последних лет показали, что NH3 в воде находится не в виде NH4OH, а в виде гидрата NH3·H2O.
Принципиальная схема абсорбционной установки
Принципиальная схема абсорбционной установки приведена на рисунке 1
Газ на абсорбцию подается через холодильник 14 газодувкой 1 в нижнюю часть колонны 2,где равномерно распределяется перед подачей на контактный элемент. Абсорбент из промежуточной емкости 9 насосом 10 подается в верхнюю часть колонны и равномерно распределяется по поперечному сечению абсорбера с помощью оросителя 4. В колонне осуществляется противоточное взаимодействие газа и жидкости. Газ после абсорбции, проидя брызгоотбойник 3,выходит из колонны. Абсорбент стекает через гидрозатвор в промежуточную емкость 13, откуда насосом 12 направляется на регенерацию в десорбер 7 после предварительного подогрева в теплообменнике-рукуператоре 11. Исчерпывание поглощенного компонента из абсорбента производится в кубе 8, обогревом, как правило , насыщенным водяным паром. перед подачей на орошение колонны абсорбент, пройдя теплообменник-рекуператор 11, дополнительно охлаждается в холодильнике 5
1 Расчёт насадочного абсорбера
1.1 Составление материального баланса и определение расхода воды
Концентрация NH3 в поступающем газе на 1 кг инертного газа , кг/кг, определяется по формуле
кг/с (1)
где – количество NH3, поступающего в абсорбер, кг/с;
– количество воздуха, поступающего в абсорбер, кг/c.
Количество воздуха, поступающего в абсорбер , кг/c, определяется по формуле
(2)
где рвозд – парциальное давление воздуха, кгс/м2;
Vвозд – расход воздуха, поступающего в абсорбер, м3/с;
Rвозд – газовая постоянная воздуха, кгс·м/(кг·К);
Твозд – температура воздуха, поступающего в абсорбер, К.
Твозд = 273+25 = 298 К
Парциальное давление воздуха, поступающего в абсорбер рвозд, кгс/м2, определяется по формуле
=10020,1 (3)
Газовая постоянная воздуха Rвозд, кгс·м/(кг·К), определяется по формуле
, (4)
где Мвозд – мольная масса воздуха, кг/кмоль; Мвозд=29 кмоль.
.
Количество NH3, поступающего в абсорбер, кг/с, определяется по формуле
, (5)
где – парциальное давление NH3, кгс/м2;
– расход NH3, поступающего в абсорбер, м3/с;
– газовая постоянная NH3, кгс·м/(кг·К);
– температура NH3, поступающего в абсорбер, К.
= 273 + 25 = 298 К.
Парциальное давление NH3, поступающего в абсорбер , кгс/м2, определяется по формуле
, (6)
.
Подставляя эти значения в формулу (5), получим
.
Парциальное давление NH3 в поступающем воздухе рн, мм рт. ст., определяется по формуле
. (7)
Концентрация NH3 в уходящем газе на 1 кг инертного газа , кг/кг, определяется по формуле
, (8)
где – мольная масса , кг/кмоль;
– парциальное давление в уходящем газе, мм рт. ст.;
– давление воды при t = 25 0С, мм рт. ст.;
– общее давление в абсорбере, мм рт. ст.
Парциальное давление в уходящем газе , мм рт. ст. определяется по формуле
, (9)
Принимаем = 100 мм. рт. ст. [1], = 3,8 мм рт. ст., = 760 мм рт. ст., = 29 кг/кмоль, = 17 кг/кмоль, подставляя эти значения в формулу (8), получим
.
Количество поглощенного Gα, кг/ч, находим по формуле
, (10)
где α – степень извлечения NH3.
Степень извлечения NH3 α, %, определяется по формуле
. (11)
.
Gα = 0,33356·0,8333 = 0,1042 кг/с.
Определяем парциальное давление NH3 над поступающей жидкостью. Если на орошениеподается чистая вода(Хн=0),то = 0 При парциальном давлении NH3 в поступающем газе рн = 22,38 мм рт. ст. равновесная концентрация NH3 в жидкости, вытекающей из абсорбера, = 2,75 кг NH3 на 100 кг воды.
Предполагая, что концентрация воды на выходе достигнет значения , находим минимальный расход воды Lmin, кг/ч, по формуле
. (13)
.
Действительный расход поглотителя L, кг/ч, определяется по формуле
L = Lmin·lуд=3,789*1,26=4,774, (14)
Действительное содержание NH3 в уходящей воде на 100 кг H2O , кг, определяется по формуле
. (15)
Имеем,
,
на 1 кг H2O = 2,183 кг/кг.
Расход воды на 1 кг инертного газа (воздуха) l, кг/кг, проверяется по уравнению материального баланса
. (16)
Расход воды L, кг/с, определяется по формуле
L = l·Gвозд, (17)
L = 0,669·6,89936=4,616 кг/с.