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 р_возд – парциальное давление воздуха, кгс/м²;

V_возд – расход воздуха, поступающего в абсорбер, м³/с;

R_возд – газовая постоянная воздуха, кгс·м/(кг·К);

Т_возд – температура воздуха, поступающего в абсорбер, К.

Т_возд = 273+25 = 298 К

Парциальное давление воздуха, поступающего в абсорбер р_возд, кгс/м², определяется по формуле

=10020,1 (3)

Газовая постоянная воздуха R_возд, кгс·м/(кг·К), определяется по формуле

, (4)

где М_возд – мольная масса воздуха, кг/кмоль; М_возд=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 р_н, 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 G_α, кг/ч, находим по формуле

, (10)

где α – степень извлечения NH₃.

Степень извлечения NH₃ α, %, определяется по формуле

. (11)

.

G_α = 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 р_н = 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 L_min, кг/ч, по формуле

. (13)

.

Действительный расход поглотителя L, кг/ч, определяется по формуле

L = L_min·l_{уд=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·G_возд, (17)

L = 0,669·6,89936=4,616 кг/с.