Проектування бензольного скрубера та допоміжного обладнання в умовах ВАТ "Донецьккокс"

Размещено на http://www.allbest.ru/

РЕФЕРАТ

Курсовий проект: 53 стор., 5 табл., 2 рисунка, 5 посилань.

Об'єктом роботи є скрубер для вловлювання бензольних вуглеводнів.

Мета роботи - спроектувати бензольний скрубер та допоміжне обладнання в умовах ВАТ «Донецьккокс».

У проекті наведені фізико-хімічні основи процесу вловлювання бензольних вуглеводнів, опис технологічної схеми уловлювання бензольних вуглеводнів. А також приведені матеріальний та конструктивний розрахунки бензольного скруберу. У якості допоміжного обладнання розрахована насосна установка,також вибраний насос для подання поглинаючого мастила до бензольного скруберу. Зроблені висновки щодо впливу різних факторів на якість уловлювання бензольних вуглеводнів з коксового газу, розташування обраної насадки у бензольному скрубері та ефективності вловлювання бензольних вуглеводнів нижче поданим методом.

КОКСОВИЙ ГАЗ, БЕНЗОЛЬНІ ВУГЛЕВОДНІ, СКРУБЕР, ПОГЛИНАЮЧЕ МАСЛО, КІНЦЕВИЙ ГАЗОВИЙ ХОЛОДИЛЬНИК, НАСОСНА УСТАНОВКА

ЗМІСТ

Вступ

1. Фізико-хімічні основи процесу

2. Опис технологічної схеми уловлювання бензольних вуглеводнів

3. Вибір конструкції основного апарату

4. Розрахунок бензольного скруберу

4.1 Матеріальний розрахунок

4.2 Конструктивний розрахунок

5. Розрахунок насосної установки для подання поглинального масла до бензольного скруберу

6. Розрахунок на ЕОМ насадкового абсорбера

6.1 Постановка завдання

6.2 Алгоритм розрахунку

6.3 Ідентифікація змінних

6.4 Програма на мові PascalABC

6.5 Вихідні дані

6.6 Результати розрахунку

6.7 Аналіз результатів розрахунку

Висновки

Перелік посилань

ВСТУП

Основне призначення бензольного відділення на коксохімічному виробництві є, звісно, відокремлення від коксового газу бензольних вуглеводнів. Витяг з коксового газу бензольних вуглеводнів було потрібно, в головному, для значної цінності для народного господарства, в індивідуальності, фактично бензолу, на частку якого припадає 70 - 76% від їх маси.

Проведення цього відокремлення може проводитися кількома методами:

· абсорбційні методи;

· адсорбційні методи;

· виморожування за підвищеним тиском.

Найбільше поширення в коксохімічному виробництві одержали абсорбційні методи. Абсорбція - це процес переходу компонента із газової фази до рідкої. На виробництві ці методи полягають у промиванні коксового газу маслами кам'яновугільного або нафтового походження, які мають велику поглинальну здатність стосовно бензолу і його гомологів. Розчинені в маслі бензольні вуглеводні віддуваються потім водяним паром при нагріванні. Поглинання бензольних вуглеводнів проводять у бензольних скруберах, які є основними апаратами відділення. Найпоширеніші у наш час скрубери - це скрубери із дерев'яною чи металевою спіральною насадкою.

Для того, щоб досягнути визначеного ступеню уловлювання часто стається так, що одного скрубера недостатньо. Тому проектують декілька скруберів, через які послідовно проходить коксовий газ та поглинач (протитечією). У проекті наведений розрахунок бензольного скруберу саме із дерев'яною хордовою насадкою.

1. ФІЗІКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ПРОЦЕСУ АБСОРБЦІЇ

В основі відокремлення бензольних вуглеводнів від коксового газу лежить процес абсорбції - процес поглинання газів в об'ємі рідини. На практиці абсорбції піддають не окремі гази, а газові суміші, складові частини яких поглинаються рідиною. Ці складові частини суміші називають абсорбованими компонентами (абсорбат), а не поглинені частини - інертним газом. Розрізняють фізичну абсорбцію та хемосорбцію. При фізичній абсорбції процес поглинання не супроводжується хімічною реакцією. При хемосорбції абсорбований компонент вступає в хімічну реакцію з речовиною абсорбенту. У нашому випадку відбувається процес фізичної абсорбції.

Абсорбція підкоряється усім закономірностям, які розглядаються для масо передачі. Процес абсорбції базується на рівнянні Генрі:

,

де Х - мольна частка речовини А у розчині;

Р? ? парціальний тиск речовини А над розчином;

Е ? константа Генрі.

Пояснюється воно наступним чином: розчинність компоненту прямо пропорційна тиску цього компоненту над розчином. Закон здійснюється для ідеальних газів при невеликих тисках та невеликих концентраціях.

Закон Дальтону свідчить про те, що тиск, який здійснює газова суміш дорівнює сумі парціальних тисків кожного газу із суміші:

… ,

де Рзаг - загальний тиск газової суміші;

Р?, Рв ? парціальний тиск кожного з компонентів суміші.

Існує наступний зв'язок між парціальним тиском компоненту та тиском суміші:

,

де у - мольна частка компонента у газовій суміші.

Роблячи підстановку отримуємо:

,

Або ж

.

Це буде рівняння рівноваги для абсорбції. Під час процесу рушійною силою у апараті є різниця концентрацій у газовій фазі між поточною концентрацію пари компонента та його рівноважною концентрацією у газовій фазі за визначеними умовами. Особливе значення мають визначені умови: концентрація, тиск та температура. Річ у тому, що:

· із зростанням тиску розчинність газу в рідині збільшується та збільшується швидкість процесу абсорбції і навпаки;

· із зростанням температури розчинність газу зменшується, а разом із нею зменшується й швидкість абсорбції і навпаки;

· із зміненням концентрації відбувається й зміна рушійної сили абсорбції, тобто також змінюється її швидкість.

Тобто, треба обов'язково враховувати усі три фактори при розрахунку швидкості абсорбції.

Також під час абсорбції виділяється тепло, яке збільшує температуру компонентів та погіршує умови проведення процесу. Тому, намагаються відводити тепло з абсорберів у тих випадках, де це можливо.

Абсорбцію здійснюють у масообмінних апаратах, які називають абсорберами (тарілчасті, насадкові, плівкові, роторно-плівкових і розпилювальні). Зв'язок між концентраціями поглинального компоненту в газі у2 та в рідині в будь-якому горизонтальному перетині апарату знаходять з рівняння матеріального балансу (т. з. рівняння робочої лінії). У загальному випадку це рівняння має вигляд:

,

де L і G ? витрати рідини і газу;

xп, xк ? початкова та кінцева концентрації компоненту урідкій фазі;

уп, ук ?початкова та кінцева концентрації компоненту у газовій фазі;

Коли обсяги фаз у ході абсорбції змінюються незначно, робоча лінія - пряма:

,

Де y, x - концентрації компонента у газовій та рідкій фазі відповідно у даному перерізі апарата.

На рисунку 1.1 зображена схема матеріальних потоків у абсорбері із прямотечією та протитечією, та рушійна сила у декількох перерізах апарата.

АВ - робоча лінія; ОС-рівноважна лінія; - рушійна сила відповідно у газовій фазі в верхнім і нижнім перерізах абсорберу.



Рисунок 1.1 - Схема матеріальних потоків у абсорбері і вид робочої та рівноважної ліній.

бензольний вуглеводень скрубер коксовий

2. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ СХЕМИ УЛОВЛЮВАННЯ БЕНЗОЛЬНИХ ВУГЛЕВОДНІВ

Уловлювання бензольних вуглеводнів з коксового газу на більшості коксохімічних заводів здійснюється наступним чином. Коксовий газ, охолоджений у кінцевому газовому холодильнику, надходить до бензольних скруберів, послідовно йдучи з одного скруберу у інший.

Обезбензолене поглинальне масло із температурою 27 - 30° С подається відцентровим насосом до верхньої частини насадки останнього по ходу газу скруберу, стікає по насадці й потім через гідро затвор відводиться до переточного ящику, звідки насосом подається до наступного скруберу.

Насичене бензолом масло після першого по ходу газу скруберу насосом подається до апаратури для десорбції бензолу. Газопровід при скруберах й комунікації для поглинального масла мають відповідні засувки, за допомогою яких можна вимикати будь-який з працюючих скруберів, не порушуючи нормальної роботи скруберної установки у цілому.

Для запобігання обводнення поглинального масла у скруберах, особливо у зимовий час, за рахунок конденсації водяної пари з коксового газу необхідно, щоб температура масла, що надходить до скруберів, була вищою від температури коксового газу. Звичайно для одного газового потоку встановлюють три скрубери із дерев'яною або металевою спіральною насадкою.

В якості поглинача бензольних вуглеводнів з коксового газу застосовують кам'яновугільне масло, яке отримують на коксохімічних заводах під час ректифікації смоли, або солярове масло, яке є продуктом перегонки нафти. Найбільше поширення отримало кам'яновугільне масло. Свіже кам'яновугільне масло повинно відповідати визначеним вимогам щодо змісту нафталіну та відгону до 300° С.

У процесі роботи якість кам'яновугільного масла погіршується: збільшується його в'язкість, молекулярна маса й підвищується температура кипіння. Тому задля підтримання якості поглинального масла, циркулюючого в уловлювальній установ ціна визначеному рівні, невелика частина масла безперервно виводиться з циклу й підлягає регенерації у спеціальному регенераторі.

Ступінь уловлювання бензольних вуглеводнів з коксового газу залежить від температури масла, змісту бензольних вуглеводнів у обезбензоленому маслі, кількості поданого масла та його якості, поверхні насадки, тиску й низки інших факторів. Зміст бензольних вуглеводнів у зворотному газі не повинен перевищувати 2 г/ м³.

3. ВИБІР КОНСТРУКЦІЇ ОСНОВНОГО АПАРАТУ

Серед конструкцій абсорберів для видалення бензольних вуглеводнів з коксового газу можна виділити наступні апарати: насадковий скрубер, полий (без насадковий) скрубер, апарати, що працюють в режимі емульгування, тарілчаста колона, апарати, які працюють у провальному режимі, скрубери із плоско-паралельною насадкою.

Скрубери для поглинання бензольних вуглеводнів поглинальним маслом являють собою вертикальні циліндричні апарати діаметром 4 ч 6 м та висотою 34 ч 45 м (рис. 4.2).

Рисунок 4.1 - Бензольний скрубер

Скрубери заповнюють насадкою. У коксохімічній промисловості найбільше поширення одержали два види насадки для бензольних скруберів: дерев'яна хордова й металева плоско - паралельна.

Дерев'яну хордову насадку виготовляють із соснових рейок товщиною 10 ч 12 мм, висотою 100 ч 120 мм і з відстанню між рейками 20 ч 25 мм. По краях пакетів рейок встановлюють опорні рейки висотою 120 ч 140 мм, товщиною 20 ч 25мм. Насадку укладають секціями по 20 ч 25 кіл з відстанями між секціями до 0,5 м. Опір проходові газу 2 ч 3 мм вод. ст. на 1 м висоти насадки.

Дерев'яна насадка проста у виготовленні, має високу хімічну стійкість і порівняно невелика вага. Недоліками її є мала питома поверхня (50-60 м²/м³) і невелика частка вільного об'єму (0,65-0,7). Тому скрубери, забезпечені дерев'яною хордовою насадкою, мають великі габарити і підвищений гідравлічний опір.

Металева плоско-паралельна насадка виготовляється з листів товщиною 1-2 мм і висотою 400-500 мм, які збираються в пакети з зазором 15-35мм.Лісти в пакетах розташовані вертикально.

Пакети укладаються в скруберах окремими ярусами висотою по 3м на горизонтальні балки зі швелерів або двотаврів.

Під кожним ярусом насадки до корпусу скрубера приварюються конічні обичайки, призначені для направлення рідини, що стікає по стінках корпусу на насадку.

Залежно від величини зазору між листами питома поверхня такої насадки становить 60-130м²/м³, а питома обсяг 0,9-0,95 м³/м³ застосування плоско-паралельної насадки дозволяє істотно зменшити розміри скруберів та їх гідравлічний опір.

Спіральну металеву насадку виготовляють зі сталевої оцинкованої стрічки шириною 9,5 ч 10 мм і товщиною 0,2 ч 0,25 мм. Розміри спіралі: довжина 380 мм, діаметр 19 мм, крок 25 ч 27 мм, кількість витків в одній спіралі 15. Поверхня 1 м³ насадки 130м², маса 104 кг. Насадку укладають ярусами висотою не більш 3 м. Кожен ярус - на металевих ґратах , що кладуть на швелери. Опір проходові газу 2 ч 3 мм вод. ст. на 1 м насадки при V = 1 м/с у вільному перерізі. Під час експлуатації металева насадка в більшому ступені забивається, ніж дерев'яна, тому коксовий газ необхідно у випадку застосування металевої насадки ретельно очищати від смоляного туману в електрофільтрах, а масло піддавати ректифікації.

В останньому по ходу газу скрубері над зрошувальним пристроєм установлюють насадку, що осушує у вигляді шару керамічних кілець 25 Ч 25 Ч 3 мм, заввишки 0,3 ч 0,7м для відділення крапель масла, що виносяться газом.

У нижній частині скруберу є збірник для стічного із насадки масла із штуцерами задля висмоктування й аварійного переливу, а також пристрій для автоматичного підтримання рівня масла. Збірник для масла відділений від газової частини суцільним днищем [3].

Задля відводу тепла, яке виділяється під час абсорбції, а також для підвищення щільності зрошення у насадкових абсорберах часто застосовують схему із рециркуляцією поглинача: поглинач, який витікає з абсорберу, насосом через холодильник знову подається до абсорберу. Використаний поглинач частково відводиться, а замість нього надходить відповідна кількість свіжого поглинача.

Слід зазначити, що рециркуляція погіршує витягання компонента з газової суміші, тому що при цьому підвищується концентрація надходящій на зрошення рідини.

Для того, щоб колона працювала ефективно, насадка, яка її заповнює повинна задовольняти наступним вимогам:

а) мати велику поверхню на одиницю об'єму;

б) мати великий вільний об'єм, у якому здійснюється контакт між рідиною та паром;

в) чинити невеликий опір газовому потоку;

г) рідина та мілкі тверді частинки не повинні накопичуватися у деякій частині об'єму насадки; рідина не повинна протікати між насадкою та стінками апарату;

д) матеріал насадки повинен бути стійким до хімічного впливу рідини та газу, які знаходяться у колоні;

е) мати невелику питому вагу;

ж) мати високу механічну міцність при відсутності значних бокових тисків.

При цьому вартість 1 м³ ефективної поверхні повинна бути невеликою [1].

У поданому курсовому проекті прийнято розрахувати бензольний скрубер із дерев'яною хордовою насадкою. Вона була обрана через свою просту конструкцію (подібну насадку легко можна зробити на любому підприємстві), низку собівартість (цей критерій, мабуть, найголовніший у сучасному стані вітчизняних підприємств коксохімії), легкість у експлуатації (безпроблемна заміна насадки, яка вийшла з ладу), значну механічну міцність та якість роботи (на відміну від металевої, дерев'яну хордову не так інтенсивно захаращує смола, а також відпрацьоване масло).

4. РОЗРАХУНОК БЕНЗОЛЬНОГО СКРУБЕРУ

4.1 Матеріальний розрахунок

Вихідний склад коксового газу наведений у таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Склад коксового газу на вході до скруберу

Компонент	кг/год	м3/год
Сухий коксовий газ	32000	70484
Водяна пара	1500	1866
Бензольні вуглеводні	2500	674
Сірководень	800	527
Загалом	36800	73551

За обсягом м³/год:

Сухий коксовий газстановить:

;

декількість сухого газу за обсягом,;

- кількість сухого коксового газу, ;

- щільність сухого коксового газу, визначена за складом газу, ;

Склад сухого коксового газу, %(об'ємні).

H₂=57,9 N₂=4,6

CH₄=26,2CO₂=2,2

CO=6,0O₂=0,6 C_mH_n=0,6

;

;

Водяна пара становить:

,

де - кількість водяних парів у газі за обсягом, ;

- кількість водяних парів , ;

- молярнийоб'ємідеального газу,;

- молекулярна маса води, ;

;

Бензольні вуглеводні становлять:

,

де - кількість бензольних вуглеводнів у газі за обсягом, ;

- кількість бензольних вуглеводнів, ;

- молярнийоб'ємідеального газу,;

- середня молекулярна маса бензольних вуглеводнів, ;

;

Сірководень становлять:

,

де - кількість сірководню в газі за обсягом, ;

- кількість сірководню за масою, ;

- молярний об'єм ідеального газу,;

- молекулярна маса сірководню, ;

;

Температура газу що поступає до скруберів становить 25⁰С і тиск 847 мм. рт. ст. Приймаємо втрати бензольних вуглеводнів з газом, що виходить зі скруберів рівними 2 сухого газу, що становить[3]:

;

Тоді ступінь вловлювання становить:

або 94,1%;

Кількість бензольних вуглеводнів, що поглинаються, становить:

;

Таким чином зі скруберів виходить газ наступного складу (таблиця 4.2):

Таблиця 4.2. Склад коксового газу на виході зі скрубера

Компонент	кг/год	м3/год
Сухий коксовий газ	32000	70484
Водяна пара	1500	1866
Бензольні вуглеводні	147	39
Сірководень	800	527
Загалом	34447	72916

По фактичному вмісту бензольних вуглеводнів у газі знайдемо кількість цих вуглеводнів у газі, що входить і виходить зі скрубера:

;

;

а у газі, що виходить:

;

;

де 825-тиск газу після бензольних скруберів, мм. рт. ст;

303- температура газу після бензольних скруберів, К;

Максимальний вміст бензольних вуглеводнів у маслі, що поступає, визначаємо за рівнянням, що справедливо для невеликих концентрацій (4.1):

,

де а₂ - вміст бензольних вуглеводнів у газі, що виходить, г/м³;

Р₂ - тиск газу, що виходить зі скруберів, мм рт. ст.;

М_п- молекулярна маса поглинача, що становить 170;

Р_сб - пружність пари бензольних вуглеводнів над маслом, що надходить при температурі 30⁰С, мм рт. ст.

Для визначення пружності бензольних вуглеводнів над маслом, що надходить, приймаємо такий склад бензолу: бензолу - 73%, толуолу - 21%, ксилолів - 5%, сольвентів - 1%.

Для розрахунку приймаємо умовно склад сирого бензолу у маслі однаковим складу отриманого сирого бензолу.

Пружність компонентів сирого бензолу при 30⁰С наведена у таблиці 4.3

Таблиця 4.3 - Пружність компонентів сирого бензолу при 30⁰С

Компонент	Пружність, мм рт. ст.
Бензол	118.4
Толуол	39.5
Ксилол	23.5
Сольвент	5

Середня молекулярна маса сирого бензолу становить:

,

де 78, 92, 106, 120 - молекулярні маси компонентів.

Молярні частки компонентів у сирому бензолі:

;

;

;

.

Тоді пружність бензольних вуглеводнів становить:

мм. рт. ст.

Таким чином, максимальний вміст бензольних вуглеводнів у поступальному маслі складає:



Дійсний вміст С повинен бути менш ніж рівноважний для створення рушійної сили абсорбції зверху скруберів (4.2):

, (4.2)

де n - коефіцієнт зсуву рівноваги, який приймаємо у межах (1,1 ч 1,2).

Приймаємо n= 1,15, маємо:

Максимальний вміст бензольних вуглеводнів у маслі, що виходить зі скруберів за умови рівноваги унизу скрубера визначається за рівнянням (4.3):

; (4.3)

де а₁ - вміст бензольних вуглеводнів у газі, що входить, г/м³;

Р₁ - тиск газу, що входить до скруберів, мм рт. ст.;

М_п- молекулярна маса поглинача, що становить 170;

Р_сб - пружність пари бензольних вуглеводнів над маслом, що поступає при температурі 30⁰С.

Для зсуву рівноваги у низу абсорбції приймаємо коефіцієнт зсуву рівноваги n=1.5. Тоді:

Мінімальна кількість поглинача розраховується згідно формули (4.4):

, (4.4)

;

Дійсна кількість поглинача (4.5):

, (4.5)

;

що складає на 1 м³ сухого газу:

Таким чином, у поступальному маслі міститься бензольних вуглеводнів:

;

у маслі що виходить:

;

таким чином поглинається:

;

Матеріальний баланс скруберів, , представлений у таблиці 4.4

Таблиця 4.4. Матеріальний баланс скруберів

Прихід	Витрати
Коксовий газ	363800	Коксовий газ	34447
Поглинальне масло	976434	Поглинальне масло	97634
Бензольні вуглеводні	185	Бензольні вуглеводні	2538
Загалом	134619	Загалом	134619

4.2 Конструктивний розрахунок

Для скруберів, що проектуються, приймаємо дерев'яну хордову насадку з такою характеристикою:

· Товщина рейки a= 0,01м;

· Відстань між рейками b= 0,02м;

· Висота рейки с= 0,1м.

Критичну швидкість газу визначаємо згідно з рівнянням (4.6):

, (4.6)

В'язкість коксового газу за температури 30⁰С становить z=0,0127спз.

Густина газу на виході

.

Еквівалентний діаметр насадки:

м.

Таким чином критична швидкість газу:

.

Потрібний живий перетин насадки встановлюється згідно (4.7):

, (4.7)

де V_ф - фактична об'ємна витрата коксового газу на виході зі скрубера:

,

звідси:

.

Загальний перетин насадки скрубера становить:

,

діаметр скрубера становить:

;

Приймаємо діаметр скрубера до ближайшого стандартного D = 5,0 м [2].

Поверхню абсорбції визначаємо за рівнянням (4.8):

, (4.8)

де G - кількість бензольних вуглеводнів, що поглинаються, ;

К - коефіцієнт швидкості абсорбції, кг/(м²·с·од. рушійної сили);

ДР_сер - середня рушійна сила абсорбції, мм рт. ст.

Рушійна сила абсорбції зверху скрубера становить (4.9):

, (4.9)

де- парціальний тиск бензольних вуглеводнів у газі, що виходить з апарату;

- пружність бензольних вуглеводнів над маслом, що поступає.

 мм рт. ст.;

мм рт. ст.;

мм рт. ст.

Рушійна сила абсорбції внизу апарату становить (4.10):

, (4.10)

де- парціальний тиск бензольних вуглеводнів у газі, що поступає до апарату;

- пружність бензольних вуглеводнів над маслом, що виходить з апарату.

мм рт. ст.;

мм рт. ст.;

мм рт. ст.

Середня рушійна сила абсорбції визначається як (4.11):

, (4.11)

мм рт. ст.

Коефіцієнт швидкості абсорбції визначається за рівнянням (4.12):

, (4.12)

де - коефіцієнт масовіддачі при абсорбції крізь газову плівку. Він визначається зкритерію Нусельта (4.13):

; (4.13)

число Рейнольдсу для газу визначається за (4.14):

, (4.14)

;

число Прандтля для газу розраховується за (4.15):

, (4.15)

де - кінематична в'язкість коксового газу при середніх умовах (4.16):

; (4.16)

густина коксового газу на вході:

;

густина коксового газу на виході:

;

середня густина газу при н.у.:

,

а при фактичних умовах:

.

Тоді:

;

Коефіцієнт дифузії бензольних вуглеводнів у коксовому газі за нормальних умов визначається рівнянням (4.17):

, (4.17)

де - молекулярна маса коксового газу:

;

Тоді:

.

Приведемо цей коефіцієнт до фактичних умов за формулою (4.18):

; (4.18)

;

Тоді:

.

Таким чином:

,

і коефіцієнт масовіддачі крізь газову плівку становить згідно (4.19):

, (4.19)

;

або

кг/м²·год·мм рт. ст.

Коефіцієнт абсорбції крізь плівку рідини визначається рівнянням (4.20):

; (4.20)

число Рейнольдсу для поглинача (4.21):

, (4.21)

де - швидкість зрошення;

- кінематична в'язкість поглинача.

Величина визначається з рівняння (4.22):

, (4.22)

де L - кількість поглинача;

U - периметр збігання поглинача у одному крузі насадки, м;

- щільність поглинача (1055).

,

де l - довжина рейок у одному крузі.

;

Тоді:

м;

;

В'язкість поглинаючого масла при температурі 30⁰С складає 16,5 спз, що у перерахунку на кінематичну в'язкість складає:

;

або

;

тоді:

;

Число Прандтля поглинача визначаємо за рівнянням (4.23):

, (4.23)

Коефіцієнт дифузії бензольних вуглеводнів у поглинальному кам'яновугільному маслі дорівнює = 0,14·10^-6.

.

Таким чином:

;

звідси коефіцієнт масовіддачі крізь плівку рідини:

;

Для перерахунку на рушійну силу абсорбції у мм рт. ст. значення треба розділити на константу рівноваги Генрі (4.24):

, (4.24)

де Н - константа Генрі, (мм рт. ст.·м³)/кг.

Через те що пружність бензольних вуглеводнів над маслом, що надходить, складає 0,385 мм. рт. ст., величина х₁ - вміст бензольних вуглеводнів у маслі, що поступає:

;

тоді константа Генрі складає:

(мм рт. ст.·м³)/кг.

Аналогічно знаходимо з умов рівноваги над маслом, що виходить:

;

(мм рт. ст.·м³)/кг.

Таким чином:

;(кг/м²·мм.рт.ст);

Коефіцієнт масовіддачі складає:

;

кг/(м²·год·мм рт. ст.).

Необхідна поверхня абсорбції становить за (4.25):

; (4.25)

,

або на 1 м³ сухого коксового газу

.

Поверхня кола насадки становить:

;

необхідна кількість кіл насадки складає:

шт.

Приймається до встановлення 3 робочих скрубери по 250 кіл насадки і у кожному 5 секцій по 50 кіл.

Приймаючи відстань між секціями 0,5 м, висоту опорних рейок 0,1 м, та відстань від верха насадки до кришки і від низу насадки до днища 5 м, маємо загальну висоту бензольного скрубера:

м.

5. РОЗРАХУНОК НАСОСНОЇ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОДАННЯ ПОГЛИНАЛЬНОГО МАСЛА ДО БЕНЗОЛЬНОГО СКРУБЕРУ

Вихідні дані:

1. Кількість масла, що подається до скруберу:

;

2. Геометрична висота підйому масла у трубопроводі: ;

3. Приймаємо швидкість руху поглинального масла у трубопроводі:

= 2 .

Діаметр трубопроводу розраховуємо за рівнянням (5.1):

, (5.1)

де - швидкість розчину у трубопроводі, ;

м = 128 мм.

Отриманий діаметр трубопроводу округляємо до найближчого стандартного значення d = 133 мм й товщиною 4 мм[2]. Тобто, фактичний діаметр дорівнює d = 125мм. Приймаємо, що трубопровід виготовлений з нових стальних труб, тобто абсолютна шорсткість мм. Корозія матеріалу незначна. Тоді:

;

Фактична швидкість руху рідини з вище наведеної формули буде дорівнювати:

;

.

Тобто режим течії перехідний. Визначаємо коефіцієнт тертя л [4]:

;;;

;

, тобто відноситься до зони змішаного тертя. Тоді:

.

Визначаємо значення коефіцієнтів місцевого опору [7] на всмоктувані. .

· вхід до труби о=0,5;

· 4 вентиля прямоточних: для d=150мм 0,42;для d=100мм 0,5;інтерполюємо та знаходимо, що для d=125мм

;

· 4 повороту (ц = 90°) ;

Визначаємо значення коефіцієнтів місцевого опору нагнітання:

· 4 вентиля прямоточних: для d=150мм 0,42;для d=100мм 0,5;інтерполюємо та знаходимо, що для d=125мм

· 4 повороту (ц = 90°) ;

· вихід з труби

.

Загальні втрати:

Загальний напір насосу визначається згідно формули (5.2):

, (5.2)

де Р_над - надлишковий тиск, Па;

с - густина масла,;

Н_г - геометрична висота підйому рідини, м;

h_заг - загальні втрати напору в нагнітальній та всмоктуючій лініях, м;

Приймаємо форсунку

Тоді:

Такий напір при заданій продуктивності можуть забезпечити відцентрові насоси [5]. Споживча потужність насосу визначається за рівнянням:

;

Приймаємо , тоді:

Потужність настановна:

,

де - коефіцієнт об'ємного розширення;

- КПД насосу;

.

Приймаємо до встановлення відцентрований насос марки Х100-65-250 із наступними характеристиками: Q =100 м³/с; Н =80 м [4]. До насосу встановлений електродвигун типу 4А225М2 із номінальною потужністю .

6. РОЗРАХУНОК НА ЕОМ НАСАДКОВОГО АБСОРБЕРА

6.1 Постановка завдання

Метою роботи є отримання розрахунку насосної установки. Треба знайти діаметр насосу, швидкість масла в трубі, розрахувати режим течії рідини, напір насосу, потужність корисну та установчу. Порівняти результати отримані у програмі з розрахунковими. Скласти програму на мові PascalABC для розрахунку насосної установки.

Для зберігання оголошень змінних, констант та користувальних типів використати один модуль, для зберігання підпрограм - другий. В програмах організувати файлове введення вихідних даних і файлове виведення результатів.

6.2 Алгоритм розрахунку

6.2.1 Блок-схема основної програми



6.2.2 Блок - схема процедури RaschetRe;

6.2.3 Блок - схема процедури Raschet

6.3 Ідентифікація змінних

Таблиця 6.1 - Ідентифікація змінних

Сенс і розмірність змінної	Змінна в програмі	Змінна в блок-схемі		Тип змінної
1	2	3		5
Кількість масла, що подається до скруберу, м3/c	Vm	Vм	0.0257	Real
Щільність масла кг/м3	Pl	см	1055	Real
абсолютна шорсткість, мм	dt	?	0,2	Real
Швидкістьрухупоглинального масла , м/с	w1	w	2	Real
Динамічнийкоефіцієнтв'язкості ,	mm	µм	0,0165	Real
Довжина трубопроводу на всмоктування,м	lvs	lв_всм	2	Real
Довжина трубопроводу на нагнітання,м	lnag	lв_наг	40	Real
Надлишковий тиск, Па	Pizb	Pнадл	11597.1	Real
Додатковийтиск, Па	Pdop	Pфор	40530	Real
Прискорення вільного падіння, м2/c	g	g	9,81	Real
Коєфіціент корисної дії	n	з	0,6	Real
Коефіцієнтоб'ємногорозширення	b	в	1,25	Real

3	1	2	4	5
Сума місцевихопорів на всмоктуванні, м	jvs	Ужвсм	2,82	Real
Сума місцевихопорів на нагнітанні, м	jnag	Ужнаг	3,32	Real
Діаметр трубопроводу, м	dp	dтр	0,125	Real
Геометричний підйом рідини,м	Hg	Hг	45	Integer
Параметр циклу	i	i	-	integer
Напір насосу, м	H	H	-	vect=array[0..200] ofreal;
Споживча потужність,кВт	Npot	Nс	-	vect=array[0..200] ofreal;
Установочна потужність, кВТ	Nyst	Nуст	-	vect=array[0..200] ofreal;
Критерій Рейнольдса	Re	Re	-	Real
Відноснашорсткість, м	e	e	-	Real
Коєфіціент тертя	l	л	-	Real
Загальні втрати,м	hpot	Hзаг	-	Real
Швидкість поглинального масла	w	w	-	Real
Втрати тиску на всмоктуванні, Па	Pvs	?Pв_всм	-	Real
Втрати тиску на нагнітанні, Па	Pnag	?Pв_наг	-	Real
Втрати напору на всмоктуванні,м	hvs	hв_всм	-	Real
Втрати напору на нагнітанні,м	hnag	hв_наг	-	Real
Змінна, пов'язана з файлом вихідних даних	f1	f1	-	text
Змінна, пов'язана з файлом результатів	f2	f2	-	text

6.4 Програма на мові PascalABC

programnasos;

uses M1,M2;

begin

assign(f1,'nasos1.dat');

assign(f2,'nasos1.res');

reset(f1);

rewrite(f2);

read (f1,Gm,pl,dt,w1,mm,lvs,lnag,Pizb,Pdop,g,n,b,jvs,jnag,dp,Hg);

Vm:=Gm/(3600*pl);

d:=sqrt((4*Vm)/(3.14*w1));

e:=dt/125;

w:=(4*Vm3.14*sqr(dp));

Re:=w*dp*pl/mm;

RaschetRe;

writeln(f2);

writeln(f2,' Vm d e w Re l');

writeln(f2,Vm:5:4,' ',d:4:3,' ',e:5:4,' ',w:2:1,' ',Re:7:1,' ',

l:3:2,' ');

writeln(f2);

Pvs:=pl*sqr(w)/2*(l*lvs/dp+jvs);

hvs:=Pvs/(pl*g);

Pnag:=pl*sqr(w)/2*(l*lnag/dp+jnag);

hnag:=Pnag/(pl*g);

hpot:=hvs+hnag;

writeln(f2,' PvsPnaghvshnaghpot');

writeln(f2,Pvs:6:1,' ',Pnag:6:1,' ',hvs:3:2,' ',hnag:3:2,' ',

hpot:3:2,' ');

writeln(f2);

writeln(f2,' H NpotNyst');

Raschet;

close(f1);

close(f2);

end.

Модуль як бібліотека змінних, констант та користувальних типів.

unit M1;

interface

type

vect=array[0..200] of real;

var

i,Hg:integer;

H,Npot,Nyst:vect;

Gm,pl,dt,w0,mm,lvs,lnag,Pizb,Pdop,g,n,b,Re,e,l,hpot,Vm,d,w,w1,Pvs,Pnag,hvs,hnag,jvs,jnag,dp:real;

f1,f2:text;

implementation

end.

Модуль як бібліотека підпрограм.

UnitM2;

interface

uses M1;

procedureraschetRe;

procedureRaschet;

implementation

procedureraschetRe;

begin

If (Re>2300) and (Re<10/e) then l:=0.316/(1/4*sqrt(Re))

else If (Re>10/e) and (Re<560/e) then l:=exp(0.25*ln(e+68/Re))*0.11

else If Re>560/e then l:=exp(0.25*ln(e))*0.11;

end;

procedureRaschet;

begin

for Hg:=35 to 40 do

begin

H[i]:=Hg+(Pizb/(pl*g))+(Pdop/(pl*g))+hpot;

Npot[i]:=pl*g*H[i]*Vm/(1000*n);

Nyst[i]:=b*Npot[i];

write (f2,H[i]:6:2,' ',Npot[i]:5:1,' ',Nyst[i]:5:1,' ');

writeln(f2);

end;

end;

end.

6.5 Вихідні дані

97634 1055 0.2 2 0.0165 2 40 11597.1 40530 9.81 0.6 1.25 2.82 3.32 0.125 45

6.6 Результати розрахунку

Vm d e w Re l

0.0257 0.128 0.0016 2.1 16750.8 0.03

PvsPnaghvshnaghpot

7652.6 30063.0 0.74 2.90 3.64

H NpotNyst

43.68 19.4 24.2

44.68 19.8 24.8

45.68 20.3 25.3

46.68 20.7 25.9

47.68 21.1 26.4

48.68 21.6 27.0

6.7 Аналіз результатів розрахунку

В даній роботі була складена програма на мові PascalABC. Була розрахована насосна установка по даним якої ми обрали відцентрований насос відповідної марки. Отримані результати збігаються з розрахованими. Мають деяку неточність, але не значну. Також в програмі показано як змінюється напір насоса, потужність корисна і установча залежно від режиму руху та геометричного підйому рідини. Наприклад, при , H=44,68 м, Npot=19,8кВт, Nyst=24,8кВт.

ВИСНОВКИ

Результатом даного курсового проекту є технологічна схема бензольного відділення та складальне креслення скруберу із специфікацією до нього. Враховуючи виробничі, технологічні та економічні умови, була обрана дерев'яна хордова насадка до бензольного скруберу. Був проведений матеріальний, тепловий та конструктивний розрахунки.

За допомогою конструктивного розрахунку була визначена висота(Н = 32 м), кількість кіл насадки (750 шт.) та діаметр (D = 5 м ) скруберу. Розраховано допоміжне обладнання , за допомогою якого був обраний відцентровий насос марки Х100-65-250 з напором Н = 80 м (для подання поглинального масла до скруберу) із електродвигуном до нього 4А225М2 із номінальною потужністю . Розрахунок на ЕОМ дозволив отримати результати розрахунку насосної установки та порівняти їх із розрахунковими. А саме були розраховані діаметр насосу, швидкість масла в трубі, режим течії рідини, напір насосу, потужність корисна та установочна.

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1971. - 784 с.

2. Павлов К.Ф., Романов П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии - Л.: Химия, 1987 г. - 576 с.

3. Коробчанський И.Е., Кузнецов М.Д. Расчёты аппаратуры для улавливания химических продуктов коксования - М.: Металлургия, 1972. - 269 с.

4. Основные процессы и аппараты химической технологии/Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1991. - 494 с.

5. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов. - Л.: Химия, 1991. - 352 с.

Размещено на Allbest.ru