Розрахунок абсорбера з сітчастими тарілками для уловлювання аміаку із газової суміші водою

Загальні відомості про процес абсорбції, його фізико-хімічні основи. Технологічна схема процесу, конструкція і принцип дії хімічних апаратів, обґрунтування конструкції колони. Розрахунок гідравлічного опору тарілчастого абсорбера з сітчастими тарілками.

Рубрика Химия
Вид курсовая работа
Язык украинский
Дата добавления 16.03.2013
Размер файла 760,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

31

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни «Процеси і апарати хімічної технології»

на тему

Розрахунок абсорбера з ситчастими тарілками для уловлювання аміаку із газової суміші водою

Студентки

Лосєвої І.Ю.

РЕФЕРАТ

Об'єктом курсової роботи є установка для абсорбції аміаку водою.

Метою курсової роботи є розрахунок основних конструктивних параметрів абсорбера.

У теоретичній частині курсової роботи наведені загальні відомості про процес абсорбції, описана технологічна схема процесу абсорбції, конструкція і принцип дії абсорбційних апаратів, а також обґрунтування конструкції абсорбційної колони.

У розрахунковій частині наведений розрахунок колонного апарату, застосовуваного для абсорбції аміаку - тарілчастого абсорбера з ситчастими тарілками.

АБСОРБЦІЯ, КОНЦЕНТРАЦІЯ, БАРБОТАЖНИЙ АБСОРБЕР, ТАРІЛКА СИТЧАСТА, АМІАК, МАСОПЕРЕДАЧА, ГІДРАВЛІЧНИЙ ОПІР

ABSTRACT

Course's work: 35 pages, 3 tables, 4 images, 8 references, 3 additions.

The object of course's work is a fluidizer absorption of ammonia by water.

The aim of course's work is a calculation of basic structural parameters of absorber.

In theoretical part of course's work general information over is brought about the process of absorption, the flowsheet of process of absorption, construction and principle of action of absorbing vehicles, and also ground of construction of absorbing column, is described.

In calculation part the brought calculation over of columnar vehicle, applied for absorption of ammonia - plate absorber with sieve plates.

ABSORPTION, CONCENTRATION, BUBBLE ABSORBER, SIEVE PLATE, AMMONIA, MASS TRANSMISSION, HYDRAULIC RESISTANCE

ВСТУП

На промислових підприємствах доводиться здійснювати не лише розподіл розчинів на складові компоненти, але і процеси розподілу газових і парових сумішей. Для розподілу газових і парових сумішей найчастіше використовують сорбційні процеси. В основі сорбційних процесів знаходиться вибіркова здатність до поглинання окремих компонентів суміші.

Абсорбція - процес поглинання пари або газів з газових або парогазових сумішей рідкими поглиначами - абсорбентами.

Процеси абсорбції застосовуються для:

- вилучення цінних компонентів з газових сумішей;

- санітарного очищення газів, що випускаються в атмосферу;

- як основна технологічна стадія ряду найважливіших виробничих процесів.

Методи абсорбції характеризуються безперервністю і універсальністю процесу, економічністю і можливістю вилучення великих кількостей домішок з газів. Недоліком цього методу є те, що насадкові, барботажні і навіть пінні апарати забезпечують досить високу міру вилучення шкідливих домішок (до ГДК) і повну регенерацію поглиначів тільки при великому числі ступенів очищення. Тому технологічні схеми абсорбційного очищення, як правило, складні, багатоступінчасті і очисні апарати мають великі розміри.

Будь-який процес мокрого абсорбційного очищення газів, що відходять, від газо- і пароподібних домішок доцільний тільки у разі його циклічності і безвідходності. Але і циклічні системи мокрого очищення конкурентоспроможні тільки тоді, коли вони поєднані з пилоочищенням і охолодженням газу. В даній курсовій роботі проводиться розрахунок параметрів апарату, тарілок, які створюють найбільш оптимальні умови для роботи абсорбційної установки.

1. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ПРОЦЕСУ АБСОРБЦІЇ

Абсорбція - процес вибіркового поглинання компонентів газової суміші рідким поглиначем (абсорбентом). Процес абсорбції відбувається у тому випадку, коли парціальний тиск компонента, що вилучається, в газовій суміші вищий, ніж в рідкому абсорбенті, що контактує з цим газом, тобто для протікання абсорбції необхідно, щоб газ і абсорбент не знаходилися в стані рівноваги. Відмінність в парціальному тиску компонента, що вилучається, в газі і рідині є тією рушійною силою, під дією якої відбувається поглинання (абсорбція) цього компонента рідкою фазою з газової фази. Чим більша ця рушійна сила, тим інтенсивніше переходить цей компонент з газової фази до рідкої.

За своєю природою розрізняють два види абсорбції: фізичну, за якої вилучення компонентів з газу відбувається завдяки їх розчинності в абсорбентах і хімічну (хемосорбцію), засновану на хімічній взаємодії компонентів, що вилучаються, з активною частиною абсорбенту. Швидкість фізичної абсорбції визначається дифузійними процесами, швидкість хемосорбції залежить від швидкості дифузії і хімічної реакції.

Поглинання компонентів газової суміші при абсорбції супроводжується виділенням тепла, величина якого пропорційна масі і теплоті розчинення qA поглинених компонентів.

Процес абсорбції оборотний, тому він використовується не лише для отримання розчинів газів в рідинах, але і для розподілу газових сумішей. При цьому після поглинання одного або декількох компонентів газу з газової суміші необхідно зробити виділення з абсорбенту поглинених компонентів, тобто десорбцію.

При виборі абсорбенту враховують склад газу, що розділяється, тиск і температуру процесу, продуктивність установки. Вибір абсорбенту визначається також його селективністю, поглинювальною здатністю, корозійною активністю, вартістю, токсичністю й іншими чинниками.

На відміну від ректифікації процес абсорбції протікає в основному односпрямовано, тобто абсорбент можна вважати практично нелетким.

Протікання процесів абсорбції характеризується їх статикою і кінетикою.

Статика абсорбції, тобто рівновага між рідкою і газовою фазами, визначає стан, який встановлюється при дуже тривалому контакті фаз. Рівновага між фазами визначається термодинамічними властивостями компонента і поглинача і залежить від складу однієї з фаз, температури і тиску.

Кінетика абсорбції, тобто швидкість процесу масообміну, визначається рушійною силою процесу (тобто мірою відхилення системи від рівноважного стану), властивостями поглинача, компонента й інертного газу, а також способом зіткнення фаз (будовою апарату абсорбції і гідродинамічним режимом його роботи).

Абсорбція (десорбція) - дифузійний процес, в якому беруть участь дві фази: газова і рідка. Якщо парціальний тиск компонента, що поглинається, в газовій фазі більше рг, ніж парціальний тиск того ж компонента в газовій фазі, що знаходиться у рівновазі з абсорбентом рр, то компонент газу переходить в рідину, тобто протікає процес абсорбції (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 - Схема перенесення компонента при контакті газу з абсорбентом

Чим більше величина ргр, тим інтенсивніше здійснюється перехід компонента з газової фази в рідку. При наближенні системи до стану рівноваги рушійна сила зменшується, і швидкість переходу компонента з газової фази в рідку сповільнюється.

Оскільки парціальний тиск компонента пропорційний його концентрації, то рушійна сила процесу абсорбції може бути виражена також через різницю концентрацій компонента в газовій Дуср = y - ур або рідкій фазі Дхср = хр - х.

При невеликих змінах концентрацій, процес абсорбції описується законом Генрі, який говорить про те, що розчинність газів у рідині залежить від тиску:

х* = Е • р, (1.1)

де Е - коефіцієнт Генрі;

р - парціальний тиск газу над рідиною.

Кількість речовини М, що поглинається в одиницю часу при абсорбції або що виділяється при десорбції, прямопропорційна поверхні контакту газової і рідкої фаз F, рушійній силі процесу і коефіцієнту пропорційності К, який залежить від гідродинамічного режиму процесу і фізико-хімічних властивостей системи.

Рівняння масопередачі при абсорбції можна записати у вигляді:

M = Kp F (pг - pp) = Ky F Дуср = Kx F Дхср (1.2)

де М - кількість речовини, що поглинається за одиницю часу;

К - коефіцієнт масопередачі;

F - поверхня контакту фаз;

рг, р - відповідно, парціальний тиск компонента, що поглинається, в газовій фазі і парціальний тиск того ж компонента в газовій фазі, що знаходиться у рівновазі з абсорбентом;

Дуср, Дхср - відповідно, середня рушійна сила масопередачі у газовій і рідкій фазах.

Коефіцієнт К називається коефіцієнтом масопередачі при абсорбції і характеризує масу речовини, передану за одиницю часу через одиницю поверхні контакту фаз при рушійній силі, рівній одиниці [1].

2. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ

Газ, охолоджений в теплообміннику 9, подається газодувкою 8 в нижню частину абсорбера 6, де рівномірно розподіляється по перерізу колони і надходить до контактних елементів (тарілок). Абсорбент подається у верхню частину колони відцентровим насосом 4 зі збірника 3. У колоні здійснюється взаємодія газу і рідини. Режим: протитечія газу і рідини. Очищений газ виходить з колони в атмосферу. Абсорбент стікає через гідрозатвор у збірник 7, звідки насосом 5 спрямовується на подальшу переробку. Для охолодження газу в холодильник з градирні 2 подається насосом 1 вода, яка після холодильника повертається на охолоджування в градирню.

Для поліпшення процесу абсорбції підтримується низька температура газової суміші, що надходить у абсорбер, шляхом зміни витрати води для охолодження, яка подається в холодильник газу 9 [2].

Технологічна схема процесу абсорбції наведена на рисунку А.1.

3. ОБГРУНТУВАННЯ КОНСТРУКЦІЇ АПАРАТУ

Таблиця 3.1 - Порівняльна характеристика тарілок

Як видно з таблиці 3.1, перевагами ситчастих тарілок є простота їх будови, легкість монтажу і ремонту, порівняно низький гідравлічний опір, досить висока ефективність. Проте ці тарілки чутливі до забруднень і осідань, які забивають їх отвори. Якщо відбувається раптове припинення подачі газу або істотне зниження його тиску, то з ситчастих тарілок зливається уся рідина, і для відновлення нормальної роботи апарату необхідно знову запускати колону. Крім того, при занадто малій швидкості газу його тиск не може утримати шар рідини, що відповідає висоті переливання, і рідина може просочуватися (чи "провалюватися") через отвори тарілки на розташовану нижче тарілку, що призводить до істотного зниження рушійної сили процесу абсорбції. Тому газ повинен рухатися з певною швидкістю і мати тиск, достатній для того, щоб здолати тиск шару рідини на тарілці і запобігти стіканню рідини через отвори тарілки. Таким чином, ситчасті тарілки мають вужчий діапазон роботи в порівнянні, наприклад, з ковпачковими [1, 2].

4. ОПИС КОНСТРУКЦІЇ АПАРАТУ

Під час процесів абсорбції масообмін відбувається на поверхні зіткнення фаз. Тому абсорбційні апарати повинні мати розвинену поверхню зіткнення між газом і рідиною.

З різних типів апаратів нині найбільш поширені барботажні тарілчасті абсорбери і насадкові.

Тарілчасті абсорбери зазвичай є вертикальними циліндрами-колонами, усередині яких на певній відстані одна від одної за висотою колони розміщуються горизонтальні перегородки-тарілки. Тарілки призначені для розвитку поверхні контакту фаз при спрямованому русі цих фаз (рідина тече зверху вниз, а газ проходить від низу до верху) і багатократній взаємодії рідини і газу. На кожній тарілці, залежно від її конструкції, можна підтримувати той або інший вид руху фаз, зазвичай перехресна течія або повне перемішування рідини.

За способом зливу рідини з тарілки абсорбери підрозділяють на колони з тарілками із зливними пристроями і з тарілками без зливних пристроїв (з неорганізованим зливом рідини).

До тарілчастих апаратів із зливними пристроями відносяться колони з ковпачковими, ситчастими (рисунок 4.1), клапанними та іншими тарілками. Ці тарілки мають спеціальні пристрої для перетікання рідини з однієї тарілки на іншу - зливні трубки, кишені та ін. Нижні кінці зливних пристроїв занурені в рідину на розташованих нижче тарілках для створення гідрозатвора, що запобігає проходженню газу через зливний пристрій.

Основний вплив на ефективність тарілок будь-яких конструкцій чинять гідродинамічні умови їх роботи. Залежно від швидкості газу розрізняють три основні гідродинамічні режими роботи тарілчастих апаратів : бульбашковий, пінний і струминний (чи інжекційний). Ці режими розрізняються структурою газорідинного шару на тарілці, яка в основному визначає його гідравлічний опір, висоту і поверхню контакту на тарілці [1].

Рисунок 4.1 - Будова колони з ситчастими переточними тарілками :

а - колона з тарілками; б - дві сусідні тарілки;

1 - тарілки; 2 - переточні перегородки або труби з порогами;

3 - гідравлічні затвори; 4 - корпус колони

Ситчасті тарілки мають велике число отворів діаметром 2 - 8 мм, через які проходить газ в шар рідини на тарілці (протитечією від низу до верху). Рівень рідини на тарілці підтримується пристроєм переливу 2. Висота шару рідини на тарілці складає 25 - 30 мм і визначається положенням верхніх кінців переливних труб. Основним недоліком таких апаратів є те, що вони працюють задовільно лише в обмеженому діапазоні навантажень. При низьких навантаженнях, коли швидкість газу мала, рідина просочується через отвори тарілки, що призводить до порушення роботи колони. При великих навантаженнях гідравлічний опір тарілки дуже підвищується, причому спостерігається значний винос рідини (хоча на ситчастих тарілках винос рідини є меншим, ніж на ковпачкових) [3]. Ескіз апарату з нанесенням основних розмірів наведений на рисунку Б.1. Ескіз ситчастої тарілки наведений на рисунку В.1.

5. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

5.1 Розрахунок матеріального балансу і визначення навантаження абсорбера за абсорбентом

Початковий відносний масовий склад газової і рідкої фаз визначається за формулами [2, с. 206]:

(5.1)

де - початковий відносний склад газової фази, кг/кг води;

- початкова масова концентрація аміаку, %.

кг/кг води.

(5.2)

де - початковий відносний склад рідкої фази, кг/кг повітря;

- відповідно, мольна маса аміаку і повітря, кг/кмоль;

уп - початкова об'ємна концентрація аміаку, %.

кг/кг повітря.

Концентрація аміаку у газовій суміші на виході з абсорбера визначається за формулою [2, с. 207]:

(5.3)

де - концентрація аміаку в газовій суміші на виході з абсорбера, кг/кг повітря;

- початковий відносний склад рідкої фази, кг/кг повітря;

е - міра вилучення аміаку.

кг/кг повітря.

Кінцеву робочу концентрацію аміаку у рідині на виході з абсорбера визначаємо за формулою [2, с. 207]:

(5.4)

де - кінцева робоча концентрація аміаку у рідині на виході з абсорбера, кг/кг води; з - міра насичення води аміаком;

- рівноважна концентрація аміаку, кг/кг води.

Для визначення рівноважної концентрації аміаку і побудови лінії рівноваги виконуємо розрахунок у такій послідовності. Беремо ряд значень - кінцевих концентрацій аміаку у рідині, що витікає з абсорбера, розраховуємо температуру рідини t2 [2, с. 208] і відповідні величини ш [2, с. 234]:

(5.5)

де t2 - температура рідини на виході з абсорбера, ?С;

t1 - початкова температура води, що надходить до абсорбера, ?С;

Ц - диференціальна теплота розчинення, Дж/кг;

с - питома теплоємність рідини, Дж/(кг • К).

(5.6)

де Т - температура рідини на виході з абсорбера, К.

Далі перераховуємо відносні масові концентрації в мольні долі за формулою:

(5.7)

де х - мольна доля компонента у воді.

Знаходимо значення р* з рівняння закону Генрі [2, с. 207] і визначаємо [2, с. 207]:

(5.8)

де р* - рівноважний парціальний тиск компонента газової суміші, мм.рт.ст.;

Е - коефіцієнт Генрі, мм.рт.ст.

(5.9)

де - рівноважний вміст аміаку в газовій фазі, кг/кг;

ра - тиск за якого відбувається абсорбція, мм.рт.ст.

Результати розрахунку зведені до таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 - Результати розрахунку

,кг/кг води

0,002

0,005

0,01

0,02

0,03

0,04

х

0,0021

0,0053

0,0105

0,0207

0,0308

0,0406

22

23,5

25,95

30,9

35,8

40,8

ш, мм.рт.ст.

673

725

820

1043

1317

1650

, мм.рт.ст.

1,42

3,82

8,59

21,63

40,54

67,05

, кг/кг газової суміші

0,0011

0,003

0,0067

0,0172

0,0331

0,0569

За парціального тиску аміаку у газі, що надходить на абсорбцію Па, рівноважна концентрація аміаку у рідині, що витікає з абсорбера, складе = 0,038 кг/кг. При мірі насичення води аміаком з = 0,76 кінцева концентрація аміаку у рідині дорівнює:

кг/кг води

За отриманими значеннями , а також будуємо робочу і рівноважну лінії поглинання NH3 водою (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Робоча і рівноважна лінії поглинання NH3 водою

Обсяг газової суміші, що надходить до абсорбера після охолодження, дорівнює:

(5.10)

де Vг - обсяг газової суміші, що надходить до абсорбера, м3/с; V - кількість газової суміші, що надходить до установки, м3/с; Т - температура газової суміші після її охолодження в холодильнику, К; t - початкова температура газової суміші, ?С. Приймаємо, що газова суміш, яка надходить до установки з колони синтезу, перед поданням до абсорбера охолоджується в холодильнику до t = 30?С. Тоді об'єм газової суміші, що надходить до абсорбера, складе:

м3/с.

Кількість аміаку, що надходить до колони, розраховуємо за формулою:

(5.11)

де - кількість аміаку, що надходить до колони, кг/с; уп - початкова об'ємна доля аміаку у газовій суміші;с = 0,6824 кг/м3 - густина аміаку при 30?С [4, с. 5].

кг/с.

Кількість повітря, що надходить до колони, розраховуємо за формулою:

(5.12)

де G - кількість повітря, що надходить до колони, кг/с; упов. - початкова об'ємна доля повітря у газовій суміші; спов. = 1,165 кг/м3 - густина повітря при 30?С.

кг/с.

Густину газу, що надходить на абсорбцію, розраховуємо за формулою:

(5.13)

де сг - густина газу, що надходить на абсорбцію, кг/м3.

кг/м3.

Кількість поглиненого аміаку розраховуємо за формулою:

(5.14)

де - кількість поглиненого аміаку, кг/с.

кг/с.

Витрату води в абсорбер визначаємо за формулою:

(5.15)

де L - витрата води в абсорбер, кг/с.

кг/с.

5.2 Визначення рушійної сили процесу абсорбції

Рушійна сила процесу абсорбції змінюється уздовж поверхні зіткнення фаз. Під час розрахунку абсорбційних колон визначається середнє значення рушійної сили Дср за різницею концентрацій на вході і виході з абсорбера.

При протитечії газу і рідини Дср визначається таким чином:

1) Складаємо прититечійну схему руху газової і рідкої фаз з вказанням концентрацій:

2) Визначаємо різницю концентрацій на вході в абсорбер [2, с. 210]:

(5.16)

кг/кг повітря.

3) Визначаємо різницю концентрацій на виході з абсорбера [2, с. 211]:

(5.17)

кг/кг повітря.

4) Відношення Дувх / Дувих > 2, отже середнє значення величини рушійної сили процесу знаходимо як середнє логарифмічне [2, с. 211]:

(5.18)

кг/кг повітря.

5.3 Визначення робочої швидкості газу, розрахунок діаметру абсорбера

Граничну швидкість для колон з ситчастими тарілками розраховуємо за формулою [2, с. 215]:

(5.19)

де щгран - гранична швидкість газової суміші в абсорбері, м/с; ср = 997,68 кг/м3 - густина рідини (поглинача) [5, с. 16]; сг - густина газу, кг/м3.

м/с.

Швидкість газу повинна бути нижчою від деякого граничного значення щгран, при якому починається бризковинос:

(5.20)

де щопт - оптимальна швидкість газової суміші в абсорбері, м/с.

м/с.

Діаметр колони визначається у залежності від швидкості і кількості газової суміші, що піднімається колоною [2, с. 213]:

(5.21)

де Dк - діаметр колони, м.

м.

Швидкість газу уточнюється після обрання стандартного діаметра колони за формулою [2, с. 213]:

(5.22)

де щг - дійсна швидкість газової суміші в абсорбері, м/с;

- стандартний діаметр колони, м.

За допомогою [6] обираємо стандартну колону діаметром = 1600 мм. Тоді дійсна швидкість газового потоку складе:

м/с.

5.4 Гідравлічний розрахунок

Згідно з [6, с. 5], обираємо ситчасту тарілку типу ТС-Р. Технічні характеристики тарілки наведені у таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 - Технічні характеристики тарілок типу ТС-Р

Параметр

Умовне позначення

Одиниці вимірювання

Величина

Діаметр колони

Dк

мм

1600

Вільний переріз колони

Fк

м2

2,01

Робочий переріз тарілки

Fт

м2

1,834

Діаметр отвору

dо

мм

4

Крок між отворами

t

мм

8 - 15

Відносний вільний переріз тарілки

Fв

%

14,7 - 4,06

Переріз переливу

Lп

м2

0,088

Відносна площа переливу

Fп

%

4,4

Периметр переливу

lп

м

0,795

Висота переливного порогу

hп

м

0,03

Повний гідравлічний опір тарілки розраховується за формулою [7, с. 45]:

(5.23)

де ДРт - повний гідравлічний опір тарілки, Па;

ДРсух - гідравлічний опір сухої тарілки, Па;

ДРу - гідравлічний опір, що викликаний силами поверхневого натягу, Па;

ДРгр - гідравлічний опір газорідинного шару на ситчастій тарілці, Па.

Гідравлічний опір сухої тарілки знаходиться з рівняння [7, с. 46]:

(5.24)

де ж = 1,82 - коефіцієнт опору незрошуваної ситчастої тарілки [7, с. 46];

сг - густина газу, кг/м3;

що - швидкість газу в отворах тарілки, м/с:

(5.25)

де Fт - робочий переріз тарілки, м2;

- відносний вільний переріз тарілки, м2:

(5.26)

Приймаємо, що відносний вільний переріз тарілки у відсотках від робочого перерізу дорівнює 10%. Тоді відносний вільний переріз тарілки в м2 буде дорівнювати:

м2;

м/с;

Па.

Опір, викликаний силами поверхневого натягу, визначається з виразу [7, с. 46]:

(5.27)

де у = 72,434 • 10-3 Н/м - поверхневий натяг води [5, с. 20];

dе = 0,004 м - еквівалентний діаметр отвору (для ситчастих тарілок приймається рівним діаметру отвору).

Па.

Опір газорідинного шару на ситчастій тарілці визначається за формулою [7, с. 47]:

(5.28)

де g - прискорення вільного падіння, м/с2;

k - відносна густина газорідинного шару (піни), під час розрахунків приймають приблизно k = 0,5 [7, с. 47];

hп - висота переливного порогу, м;

Дh - висота рівня рідини над переливним порогом, м [7, с. 47]:

(5.29)

де lп - периметр переливу, м;

Vр - об'ємна витрата рідини, м3/с:

(5.30)

м3/с;

м;

Па.

Повний гідравлічний опір тарілки:

Па.

Згідно з [1, с. 514] обираємо відстань між тарілками hмт = 400 мм. Мінімальна відстань між тарілками повинна забезпечувати роботу гідрозатвора на тарілці. Перевіряємо прийняту відстань між тарілками згідно з умовою [7, с. 48]:

(5.31)

Якщо умова не виконується, необхідно обрати більше значення відстані і повторити розрахунок.

м.

0,4 > 0,119, отже вищевказана умова виконується.

5.5 Розрахунок коефіцієнтів масовіддачі і масопередачі

Коефіцієнт масопередачі розраховується за формулою [2, с. 224]:

(5.32)

де К - коефіцієнт масопередачі, кмоль/(м2 • с • кмоль/кмоль );

m - коефіцієнт розподілення, постійний для даної системи газ - рідина при t = const і р = const [8, с. 284]:

(5.33)

ву,х - коефіцієнти масовіддачі відповідно у газовій і рідкій фазах, кмоль/(м2 • с • кмоль/кмоль):

(5.34)

(5.35)

де ДРх - гідравлічний опір рідини на тарілці, Па; визначається за формулою [7, с. 58]:

(5.36)

Па;

кмоль/(м2 • с • кмоль/кмоль);

кмоль/(м2 • с • кмоль/кмоль);

кмоль/(м2 • с • кмоль/кмоль).

5.6 Визначення висоти абсорбера

Загальна висота абсорбційної колони визначається за формулою [7, с. 49]:

(5.37)

де Нк - загальна висота абсорбційної колони, м;

Zв = 1000 мм - висота верхньої (сепараційної) частини колони [7, с. 21];

Zн = 2000 мм - відстань від нижньої тарілки до днища [7, с. 21];

Н - висота тарілчастої частини колони, м [7, с. 49]:

(5.38)

де Nтд - дійсна кількість тарілок, шт. [7, с. 49]:

(5.39)

де Nт = 5 шт. - теоретична кількість тарілок (між рівноважною і робочою лінією поглинання (рисунок 5.2));

з = 0,2 ? 0,8 - середній коефіцієнт корисної дії тарілки [7, с. 49].

Рисунок 5.2 - Визначення теоретичної кількості тарілок

шт.;

м;

м;

Гідравлічний опір тарілчастої частини колони буде дорівнювати [7, с. 49]:

(5.40)

де ДР - гідравлічний опір тарілчастої частини колони, Па.

Па;

Для обраної тарілки необхідно також перевірити надійність роботи зливного пристрою. Щоб уникнути захлинення зливного пристрою швидкість рідини у ньому повинна відповідати умові [2, с. 216]:

(5.41)

де К5 = 0,225 - коефіцієнт, що залежить від спінювання рідини [2, с. 216];

п2 = 0,80 - показник степеня, залежить від спінювання рідини [2, с. 216].

м/с;

0,056 < 0,63, отже вищевказана умова виконується.

ВИСНОВКИ

абсорбція хімічний апарат

1) Абсорбція - процес вибіркового поглинання компонентів газової суміші рідким поглиначем (абсорбентом).

2) Перевагами ситчастих тарілок є простота їх будови, легкість монтажу і ремонту, порівняно низький гідравлічний опір, досить висока ефективність. Проте ці тарілки чутливі до забруднень і осідань, які забивають їх отвори. Основним недоліком таких апаратів є те, що вони працюють задовільно лише в обмеженому діапазоні навантажень.

3) В ході розрахунку були отримані основні параметри абсорбційної колони, а саме: висота, діаметр колони, вид тарілки, використовуваної в колоні, її гідравлічний опір, а також швидкість руху газу крізь шар рідини на тарілці.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Рамм В.М. Абсорбция газов: моногр. / В.М. Рамм. - Л. : Химия, 1976. - 654 с.

2. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологи: учебник для техникумов / Иоффе И.Л. - Л.: Химия, 1991. - 352 с.

3. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии: учебник для химических техникумов / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. - М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1962. - 846 с.

4. ГСССД 91-85. Аммиак жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах -60…350?С и давлениях 0,01…50 МПа. - Взамен Р 34-81. - М.: Издательство стандартов, 1986. - 15 с.

5. Краткий справочник физико-химических величин. Изд. 8-е, перераб. / Под ред. А.А. Равделя А.М. Пономаревой. - Л. : Химия, 1983. - 232 с.

6. ОСТ 26-805-73. Тарелки ситчатые колонных аппаратов. Типы и параметры. Конструкция и размеры. - Взамен ОН 26-01-99-69; введ. 01-04-1976. - Дзержинск: УкрНИИХИММАШ, 1973. - 29 с.

7. Методическое пособие по курсовому проектированию по дисциплинам «Процессы и аппараты химических технологий», «Гидравлика и теплотехника»: самост. учебн. электрон. изд. / Сыкт. лесн. ин-т; Сост. Т.Л. Леканова, Е.Г. Казакова. - Электрон. дан. (1 файл в формате pdf: 2,2 Мб). - Сыктывкар: СЛИ, 2010. - 82 с.

8. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов / Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. - 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1987. - 576 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.