СОДЕРЖАНИЕ

1.Введение

2.Технологический расчет

3.Гидравлический расчет

4.Конструктивный расчет

5.Механический расчет

6.Список использованной литературы

1.Введение

Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени.

На практике абсорбции подвергаются большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, составные части которых могут поглощаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами, а непоглощаемые составные части – инертным газом.

Основным видом оборудования предприятий химической и нефтеперерабатывающей промышленности являются массообменные аппараты. В таких аппаратах осуществляется процесс переноса вещества из одной фазы в другую. Интенсификация массообменных процессов дает возможность увеличить производительность технологических аппаратов, уменьшить их габаритные размеры, металлоемкость, сократить потребление энергии и многое другое.

Абсорбция, как один из видов массообменных процессов, применяется: с целью получения готового продукта в виде насыщенного сорбента (при этом абсорбцию проводят без десорбции), извлечения ценных компонентов из газовой смеси и очистки газа от примесей перед их использованием в технологических процессах или перед их выбросом в атмосферу.

Одним из перспективных направлений интенсификации абсорбционных, как и других видов тепло- и массообменных процессов, является проведение процесса в условиях закрученного движения потоков, при котором взаимодействующие между собой среды движутся не только поступательно, но и вращательно, что позволяет без значительных изменений габаритных размеров устройства, за счет увеличения скорости, турбуллизировать поток, повышая тем самым коэффициенты массоотдачи. Кроме этого, при закрученном движении потоков наблюдается повышение эффективности перемешивания, приводящее к увеличению удельной поверхности контакта фаз и гидродинамической неустойчивости межфазной поверхности.

Для создания и поддержания закрученного движения зачастую целесообразно использовать энергию потока, что позволяет не только уменьшить габаритные размеры, но и существенно упростить конструкцию устройства, облегчая тем самым разработку компактных, малогабаритных массообменных аппаратов.

Таким образом, совершенствование конструкций прямоточных массообменных устройств для проведения абсорбционных, как и других видов обменных процессов, путем создания и оптимизации вихревого движения контактирующих потоков является актуальной задачей.

Исходные данные для проектирования установки

Газ – ацетон

Производительность по газу – V₀ = 2,6 м³/ч.

Поглотитель – вода

Инертный газ – воздух

Температура поглотителя t_п = 9 ⁰С.

Содержание газа до очистки – y_н=3.7% (мол.)

Содержание газа после очистки – y_к=0.1% (мол.)

Содержание газа в поглотителе – х_н= 0.

Давление в аппарате – Р = 1 атм. (кгс/см)

Тип абсорбера – насадочный.

Тип насадки – керамические кольца Рашига

2.Технологический расчет

Определение массы поглощаемого вещества и расход поглотителя Относительная массовая концентрация, начальная и конечная

(2, стр.283, табл.6.2)

(2, стр.283, табл.6.2)

Молярные массы компонентов

M() = 44 г/моль

M(возд) =29 г/моль

M(H₂O) = 18 г/моль

Относительная массовая концентрация паров в воде, начальная

Общее давление газовой смеси

Р=1 атм.=760 мм ртут. ст.=1013250Па=1,013 МПа

Коэффициент распределения

Коэффициент распределения с учетом поправки

Из уравнения материального баланса определим конечную концентрацию

(из уравнения равновесия)

(1, стр.103, 3)

Расход инертной части газа

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту:

Расход поглатителя:

Удельный расход

Расчет движущей силы.

Большая движущая сила на входе потоков в абсорбер и на выходе из него:

Меньшая движущая сила на входе потоков в абсорбер и на выходе из него:

Относительные массовые концентрации паров ацетона в воздухе при равновесии начальная и конечная:

Отсюда :=0.07437-0.04953=0.02484

Выбор насадки

Тип: кольца Рашига

Материал: керамика

Вид загрузки: неупорядоченно

Размер: 50×50×5

Характеристики выбранной насадки.

- а = 90 м²/м³ – удельная поверхность насадки;

- ε = 0,785 – м³/м³ – свободный объём;

- d_э = 0,035м – эквивалентный диаметр;

- ρ = 530 кг/м³ – насыпная плотность;

- число – 6000 шт.

Коэффициенты А=0,073 В=1,75

Расчет скорости газа и диаметра абсорбера

Предельная скорость газа в насадочном абсорбере

Молярная масса газовой смеси:

Давление газовой смеси в абсорбере при нормальных условиях:

р₀=760 ммHg=1атм

Давление газовой смеси при условиях в абсорбере:

Р=760 ммHg=1атм

Температура газовой смеси в абсорбере:

T=273+t=273+15=288К

Плотность газовой смеси в абсорбер:

Динамический коэффициент вязкости при 15°С: (2,стр.15,1.13)

Динамический коэффициент вязкости воды при 9°С:

µ=1346·10^-6 Па·с

Динамический коэффициент вязкости газовой смеси:

=1, т.к. -вода

Предельная скорость газа:

Рабочая скорость газа:

Диаметр абсорбера:

D=1.523м

Стандартный диаметр абсорбера D=1,6 м

Действительная рабочая скорость газа:

Плотность орошения насадки

Эффективная минимальная плотность орошения:

g_эф=0,012·10^-3 м²/с

Доля активной поверхности насадки: (1,стр.107, VI.17)

где p=0,024 и q=0,012 коэффициенты зависящие от типа насадки (3).

Расчет коэффициентов массоотдачи

Определение коэффициента массоотдачи в газовой фазе: (1,стр.106)

Коэффициент диффузии в газе: (2,стр. 277)

Мольные объемы газов:

=74

=29,9

Критерий Рейнольдса: (1,стр.106)

Критерий Прандтля: (1,стр.106)

Диффузионный критерий Нуссельта: (1,стр.106)

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе: (1,стр.106)

Выразим коэффициент массоотдачи в выбранной размерности: (1,стр.107)

Определение коэффициента массоотдачи в жидкой фазе: (1,стр.107)

Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости:

Коэффициент молекулярной диффузии в жидкой фазе: (2,стр.278)

Коэффициент Прандтля для жидкости:

Диффузионный критерий Нуссельта:

Приведенная толщина стекающей пленки жидкости: (1,стр.107)

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:

Выразим коэффициент массоотдачи в выбранной размерности: (1,стр.107)

Коэффициент массопередачи по газовой фазе: (1,стр.104)

Определение поверхности массопередачи и высоты насадки

Поверхность массопередачи: (1,стр.103)

Высота насадки:

Объем, занимаемый насадкой:

Расстояние между насадкой и крышкой: (1,стр.107)

z_в=2,4 м

Расстояние между днищем и насадкой: (1,стр.107)

Расстояние между насадками: (1,стр.107)

z_ср=

Общая высота абсорбера: (1,стр.107)