5. Абсорбциялы процестің сұлбасы және насадкалы абсорбер құрылғысына сипаттама

Насадкалы колонналарда насадкалар (11) газ және сұйық өтетін таяныш торларға (7) орнатылады. Колоннаның жоғарғы жағынан арнайы таратушы (B) арқылы сұйық шашыратылып беріледі де, насадкалы денелердің бетін сұйықтандырып, төмен қарай ағады. Дегенмен, насадканың барлық биіктігі бойынша колонна қимасындағы сұйық бірдей таралмайды. (колонна орталығынан қабырғаға қарай ағады). Осының нәтижесінен насадкалар беті жақсы сұйықтанбайды. Диаметрі үлкен колонналардағы олардың биіктігі 2 – 3м қабаттармен (секциялармен) орналыстырылады. Насадкалардың жақсы сұйықтануы әр секцияның (ең төменгісінен басқаларының) астына сұйықты қайта таратушы (4) орнатады. Газдың үлкен жылдамдықтырында насадка көтеріліп кетпеу үшін тор (7) қойылады.

Насадканың негізгі конструктивті сипаттамасы оның меншікті беті және еркін көлемі болып табылады.

2. Технологиялық есеп

2.1 Материалдық баланс

Күкіртті сутекмассасын,ауыспалы процесінде абсорбция газ қоспасының жұтқыш уақыт бірлігін табатын материалдық баланс теңдеуі:

М – ұстасу компонентінің массасы, кг/c;

_{L,G - таза жұтқыштардың және инертті газдың бір бөлігінің шығыны, кг/c;}

_{Yн, Yк – күкіртті газдың бастапқы және соңғы концентрациясы, кг(H2S)/кг(газ);}

_{Хн, Хк – күкіртті сутек жұтқышының бастапқы және соңғы концентрациясы, кг(H2S)/кг(су);}

_{Күкіртті газдың бастапқы және соңғы концентрациясын есептейміз:}

_{Ун – адсорберге кіретін кукіртті сутектің мольдік үлесі,кмоль/кмоль;}

_{МH2S – күкіртті сутектің мольдік массасы, кг/кмоль;}

_{Мауа - ауаның мольдік массасы, кг/моль;}

_{Мольдік үлесі кез келген компонент қоспалары идеалды газдардың көлемдік үлесімен тең болса, онда күкірт сутектің мольдік үлесін анықтаймыз:}

_Онда,

_{Күкірт сутектің соңғы концентрациясын былай есептейміз:}

_{Енді материалдық баланс теңдеуін анықтаймыз:}

_{Lmin – жұтқыштың ең төменгі массалық шығыны; lарт – жұтқыштың артық коэффициенті;}

_{Мынадан,}

_{Ескере отырып, абсорбердің берілген дәрежесін регенерациялау арқылы , күкіртті сутектің жұтқыш регенерация концентрациясын анықтаймыз:}

_{Жоғарыда анықталған параметрлер қажетті шарты процесін жүргізу үшін абсорбцияның қозғаушы күші процесінің кез-келген нүктесіндегі биіктігін тексереміз:}

_{Инертті газдың массалық шығының анықталу мына өрнекпен өрнектеледі:}

_{G – инертті газ бөлігінің массалық шығыны, кг/c;}

_{V0 – қалыпты жағдайда газдың көлемдік шығыны, м}³_/c;

_{ρoy - қалыпты жағдайда инертті газ бөлігінің орташа тығыздығы, кг/м}³_;

_{Газдың орташа тығыздығын Менделеев – Клайперон біле отырып, оның орташа молярлы массасын анықтаймыз:}

_{Ρ0 – қалыпты тығыздық, Па; ρ0 - 1.01325*10}⁵ _{Па; R – тұрақты газ, Дж/кмоль;}

_{T0 – қалыпты жағдайдағы абсолютті температурасы, К; T0 – 273.15 K;}

_{Концентратты есептеу үшін күкіртті газдың бастапқы адсорберінің көлемдік массалық концентрациясын анықтаймыз:}

_Осыдан

_,

_{Абсорбердің өнімділігін жұту компоненті бойынша есептейді:}

_{Массалық ағын процессін анықтаймыз.}

_{Шығын жұтқыштары (су) тең:}

_{Содан кейін фазалардың шығын қатынасы немесе жұтқыштардың меншікті шығыны анықталады:}

_{Жұтқыш шығын қоспасының кіру және шығу адсорбері мынандай қатынаспен анықталады:}

_{Жұтқыш шығын қоспасының кіру және шығу адсорбері, тиісінше былай анықталады:}

_{2.2 Адсорбердің газ жылдамдығы мен диаметрін анықтау}

_{Газ жылдамдығының таңдау жұмысы көптеген негіздерге негізделген. Әрбір нақты процесс жалпы жағдайда техникалық-экономикалық жолмен есептеу үшін табады.}

_{- газбен сұйықтың тығыздығы, кг/м}³_;

_{- еркін түсу үдеуі, м/c}²_;

_{- 9,8 м/с}²_;

_{- меншік беті,} ;

_{- жұтқыштар мен судың динамикалық тұтқырлығы 200C, Па*c;}

_{А,В – тәуелді типті саптамалар коэффициентері;}

_{Абсорбер диаметрі есептейміз:}

_{V - абсорбердің көлемдік газ шығыны, м}³_/c;

_{- жұмыс жылдамдығы 0.75 ~ 0.9 W}³_;

_Осыдан

_{Химия өндірісінде қалыпты диаметрі, D = 2,5м.}

2.3 Насадкалы колоннаның биіктігін анықтау

Насадкалы колоннаның биіктігі = теңдеуі бойынша

анықталады. Насадка қабатынан абсорбер қақпағына дейінгі арақашықтық h₁ = 1.2м, насадкадан абсорбер түбіне дейінгі арақашықтық 2.7м.

Насадка қабатының биіктігін масса алмасудың негізгі теңдеуінен аламыз.

Абсорбер төменіңдегі газ кіруінің қозғалыс күші:

= = 0.05 = 0.006кг/кг ауа,

Абсорбердің жоғарысынан газдың шығуы:

= = 0.0001 = 0.0007 кг/кг ауа.

= = 8.57 қатынасы 2 ден кіші болғандықтан орташа

қозғалтқыш күшті = форуласы бойынша анықтаймыз:

= = = =

=0.0024696853

Массаалмасу коэффициенті = + және Ky = формулаларымен анықталады.

Массаалмасу коэфициенттерін анықтау үшін шамалар қатарын есептеу керек.

Газ фазасының мольдік массасы:

Mr = 0.12 + 0.88 = 27.56кг/кмоль,

мұндағы 17 мен 29 аммиак пен ауаның мольдік массалары, кг/кмоль.

Газ фазасының тұтқырлығы:

= + ;

= 0.017 Па с.

мұнда және t=20 аммиактың және ауаның тұтқырлығының динамикалық коэффициенті, Па с.

NH₃ диффузия коэффициенті ауада 20 та

D20 = формуламен анықталады:

Dг = 0.198 = 0.22 м²/с,

мұнда D_г = 0.198 м/с 0 тажәне 0.1МПа NH₃ ауадағы диффузия коэффициенті.

Рейнольдс критерийі:

Re_г = = 6706,

яғни, газ қозғалысының режимі турбулентті.

Прандтль критерийі:

Pr_r = = 0.68

Массаберу коэффициенті газ фазасында үздіксіз насадкалар үшін

=C 0.33формуламен анықталады:

= 0.167 0.47 67060.74 0.680.33 = 0.042м/с.

өлшемді есептеу үшін білдіреді:

= 0.0429 ρ_г = 0.042 1.14 = 0.048 .

Сұйық фазада масса беру коэффициентін анықтау үшін келесі өлшемдерді есептейміз:

Сұйықтың аққан пленкасының келтірілген қалыңдығы :

= [ ]0.33 = [ ]0.33 = 0.47 м;

Сұйықтың насадка пленкасымен аққан модифицирленген Рейнольдс критерийі:

Re_г= ; Re_ж =

Re_ж = = 203.5;

Сұйық үшін диффузионды Прандтль критерийі:

= =

= = 546.

Сұйық фазада массаберу коэффициенті = 0.00183

Сұйық фазадағы массаберу коэффициентін = A ( )n

теңдеуден аламыз:

= 0.0021 203.50.77 = 1.15 м/с.

– ны таңдалынған өлшемді есептеу үшін анықтаймыз:

= 1.15 = 1.15 1000 = 0.115кг/(кг² с).

Массаалмасу коэффициентін газ фазасы бойынша = +

теңдеумен анықтаймыз:

= = 0.0333кг/(кг² с),

мұндағы m = = = 1.05.

Абсорбердегі массаалмасу бетінің ауданы F = теңдеуі арқылы мынаған тең болады:

F = = 914м².

Массаберу бетінің ауданын жасау үшін насадка биіктігі F = H_н S формуламен анықтаймыз:

H = = 4.5м.

Сонымен қатар, насадка биіктігін H_н = n_y h_y = теңдеумен анықтауға болады. Тасымалдың бірліктер санын баспалдақтар сала отырып, графикалық әдіспен табуға болады.

Тасымалдың бірліктер санын табу үшін анықтаймыз:

1. газ фазасы үшін тасымалдың биіктік бірлігін = :

= = 0.514м,

мұндағы = 8.13 – насадкатүрінетәуелдікоэффициент; – насадканы суландыру коэффициенті;

2. сұйық фаза үшін тасымал бірлігінің биіктігі ( = 119 (

= 119 0.47 = 0.494м;

3. сіңіргіштің нақты бетінің шығыны

l = = = 14.622807 кг/кг;

4. тепе – теңдік түзудің орташа иілуін M және N нүктелері арқылы өтетін, тепе – теңдік түзуінің жұмыс аумағын шектейтін хорда иілуі ретінде анықтаймыз.

k = = = 1.01.

Тасымал бірлігінің биіктігі:

0.494 = 0.79м.

Насадка биіктігі:

H = 4 0.79 = 3.16м.

25 % қормен аламыз

H = 1.25 3.16 = 3.95м.

Насадка биіктігін H = 4.5м екі әдіспен алынған үлкен көлем ретінде аламыз.

2.4 Насадканың гидравликалық кедергісін анықтау

Газ үшін Рейнольдс критерийі 6706 . 40 болғандықтан, құрғақ коэффициенті формуламен анықталады

= = 2.75

Құрғақ насадканың кедергісі:

= 2.75 = 3135 Па.

U = = 0.0041 м³/ (м² с) суландыру кезінде суландырылатын

насадканың гидравликалық кедергісі тең:

= 3135 = 15457 Па.

Газүрлегішпен дамитын қысым:

= 15457 1.05 = 16230 Па,

мұндағы 1.05 – колоннаға газ ағымы кірер кездегі қысым шығынын есепке алатын және насадкадан газ ағымының шығар кезіндегі коэффициент.

ҚОРЫТЫНДЫ

Курстық жобаның барысында абсорбер аппаратының жұмыс жасау әрекетімен танысып, негізігі параметрлерін технологиялық есептеу мақсаты қойылды. Осы мақсатқа жету үшін келесідей міндеттер орындалды:

1) Курстық жобада осы процестің жүру барысы мен маңызы, түрлері, процесстің қолданылады. Ауаға шығарылатын қалдық газдарды зиянды құрастырушылардан санитарлық тазалауда пайдаланады.физикалық негізі, оның пайда болу әдістері, газ және сұйық абсорбциясы, сонымен бірге табақшалы колоннасы мен технологиялық сұлбасы сипатталынды;

2) Абсорбциялық аппараттардың түрлері мен олардың жұмыс істеу принциптері меңгерілді. Абсорбциялық аппараттар әр түріне қысқаша тоқталынды. Табақша абсорберіне толықтай, яғни түрлері, насадкаларына, ерекшеліктері, қалай таңдау қажеттігі қарастырылды;

3) Насадкалы абсорберге технологиялық есептеу жүргізілді, яғни материалдық баланс құрылып, фазалардың жылдамдығын тауып келе абсорбердің негізгі геометриялық өлшемдері анықталынды. Абсорбердің диаметрі d = 2,5м; колонна биіктігі Н_н = 4.5м. Сонымен бірге табақшаның жоғарғы бөлігінен қақпаққа дейінгі ара қашықтықты ескерілді 4.5(м), колонна түбі мен табақша арасындағы қашықтық 2.7(м) жалпы абсорбердің биіктігін берді.

Химиялық өндірістегі мұнай өңдейтін жабдықтарда газ тәріздес көмірсутектерді бөлу абсорбция қолдануға мысал болады. Мысалы, тұз және күкірт қышқылдарын алу, аммиак суын, газ қалдықтарын бөгде қоспалардан тазарту. Абсорбция газ қоспаларынан қымбат бағалы құрастырушыларды ажыратып алуға

34