Расчет насадочного адсорбера

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Расчет насадочного адсорбера

Министерство образования Российской Федерации

Казанский Государственный Технологический Университет им.Кирова

Абсорбер

Пояснительная записка

К курсовому проекту

Выполнил: Руководитель:_______________________________

Проект защищен с оценкой:__________

Казань 2010

КАФЕДРА ПРОЦЕССОВ И АППАРАТОВ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

4. Тема проекта и исходные данные:

Рассчитать и спроектировать насадочный адсорбер для уменьшения концентрации абсорбтива с y_н=0,80[моль.%] до y_к=0,01[моль.%] в инертном газе, объемный расход которого при нормальных условиях V₀=3,0[м³/с] с помощью абсорбента при t=20[⁰C] и давлении P=1[атм].; x_н=0.

Абсорбтив – этанол; абсорбент – вода; инертный газ – азот; тип насадки – кольца Рашига, керамические, упорядоченные .

Коэффициент распределения m=1,08. (Коэффициент Генри E=______мм.рт.ст.)

Перечень обязательного графического материала проекта:

1) Сборочный чертеж колонны – 1 лист формата А1;

2) Сборочная единица – 1 лист формата А2 или А3.

Основная литература:

1. «Выполнение и оформление курсового проекта по процессам и аппаратам химической технологии»: Методические указания. Каз.гос. технол. Ун-т; Маминов О.В. и др. Казань, 2002, 40с.

2. «Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию» под. редакцией Дытнерского Ю.И. – М., Химия 1983, 272с.

Руководитель проекта, доцент ________________________________

www.nbs47@yandex.ru

Содержание

Введение

1. Расчет насадочного абсорбера

1.1 Расчет массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя

1.2 Расчет движущей силы массопередачи

1.3 Коэффициента массопередачи

1.4 Расчет скорости газа и диаметр абсорбера

1.5 Расчет плотности орошения и активной поверхности насадки

1.6 Расчет коэффициентов массоотдачи

1.7 Расчет поверхности массопередачи и высоты абсорбера

1.8 Расчет гидравлического сопротивления абсорбера

1.9 Механический расчет основных узлов и деталей абсорбера

Заключение

Список используемой литературы

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Введение

Абсорбцией называют процесс поглощения газов и паров из газовых или паро-газовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами). В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для очистки этих смесей от вредных примесей.

В абсорбционных процессах участвуют две фазы – жидкая и газовая и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую. Жидкая фаза состоит из поглотителя и абсорбированного компонента. Во многих случаях поглотитель представляет собой раствор активного компонента, вступающего в химическую реакцию с абсорбируемым компонентом; при этом вещество, в котором растворен активный компонент, называют растворителем. Инертный газ и поглотитель являются носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах.

Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, называют абсорберами. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на следующие группы:

1) поверхностные и пленочные;

2) насадочные;

3) барботажные (тарельчатые);

4) распыливающие.

Насадочные абсорберы представляют собой колонны, загруженные насадкой из тел различной формы (кольца, кусковой материал, деревянные решетки). Соприкосновение газа с жидкостью происходит в основном на смоченной поверхности насадки, по которой стекает орошающая жидкость. Поверхность насадки в единице объема аппарата может быть довольно большой и поэтому в сравнительно небольших объемах можно создать значительные поверхности массопередачи.

Насадочный абсорбер состоит из колонны, в которой помещены поддерживающие решетки, на которые уложены слои насадки. Орошающая жидкость подается на насадку при помощи распределительного устройства. Иногда насадку укладывают несколькими слоями, устанавливая под каждым слоем отдельные поддерживающие решетки. Движение газа и жидкости в насадочных абсорберах обычно осуществляется противотоком. Недостаток насадочных абсорберов - трудность отвода тепла в процессе абсорбции. Обычно применяют циркуляционный отвод тепла, используя выносные холодильники.

Рисунок 1. Насадочный абсорбер

Насадки, применяемые для заполнения насадочных абсорберов, должны обладать большой удельной поверхностью (поверхностью на единицу объема) и большим свободным объемом. Кроме того насадка должна оказывать малое сопротивление газовому потоку, хорошо распределять жидкость и обладать коррозионной стойкостью в соответствующих средах. Для уменьшения давления на поддерживающее устройство и стенки насадка должна иметь малый объемный вес.

Рисунок 2. Типы насадок:

а — кольца Рашига; б — кольца с перегородками; в — спиральные кольца; г — шары; д — пропеллерная насадка; е — седлообразная насадка; ж — хордовая насадка.

Применяемые в абсорберах насадки можно подразделить на два типа: регулярные (правильно уложенные) и беспорядочные (засыпаемые внавал) насадки. К регулярным относятся хордовая, кольцевая (при правильной укладке) и блочная насадки. К беспорядочным относятся кольцевая (при загрузке внавал), седлообразная и кусковая насадки.

Подробнее остановимся на кольцевых насадках.

Кольцевая насадка - насадочные тела, представляющие собой цилиндрические тонкостенные кольца, наружный диаметр которых обычно равен высоте кольца. Насадочные кольца изготавливают чаще всего из керамики или фарфора. Применяют также тонкостенные металлические кольца из стали или других металлов.

Кольца Рашига представляют собой простые кольца без дополнительных устройств. Эти кольца наиболее дешевы и просты в изготовлении; они хорошо зарекомендовали себя на практике и являются самым употребительным видом насадок.

Для увеличения поверхности применяются кольца с перегородкой (кольца Лессинга), кольца с крестообразной перегородкой и спиральные кольца, имеющие внутри одну, две или три спирали. При регулярной укладке кольца с крестообразной перегородкой и спиральные применяют размером 75мм и более.

В ФРГ предложены кольца с прободенными стенками (Палля). Эти кольца предназначены в основном для засыпки внавал и обладают меньшим гидравлическим сопротивлением и несколько большей эффективностью по сравнению с кольцами Рашига. Но указанные преимущества нельзя считать весьма существенными, если учесть большую стоимость и сложность изготовления колец Палля. Изготавливают эти кольца из стали и пластических масс.

Коэффициента массопередачи

Коэффициент массопередачи K_y находят по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений:

, (11)

где - коэффициенты массоотдачи соответственно в жидкой и газовой фазах, кг/(м²с); m – коэффициент распределения, кг/кг.

Для расчета коэффициентов массоотдачи необходимо выбрать тип насадки и рассчитать скорости потоков в абсорбере. При выборе типа насадки для проведения массообменных процессов руководствуются следующими соображениями:

во-первых, конкретными условиями проведения процесса – нагрузками по пару и жидкости, различиями в физических свойствах систем, наличием в потоках жидкости и газа механических примесей, поверхностью контакта фаз в единице объема аппарата и т.д.;

во-вторых, особыми требованиями к технологическому процессу – необходимостью обеспечить небольшой перепад давления в колоне, широкий интервал изменения устойчивости работы, малое время пребывания жидкости в аппарате и т.д.;

в-третьих, особыми требованиями к аппаратурному оформлению – создание единичного или серийно выпускаемого аппарата малой или большой единичной мощности, обеспечение возможности работы в условиях сильно коррозионной среды, создание условий повышенной надежности и т.д.

В нашем случае насадка определена условиями задания:

Тип насадки: Кольца Рашига, керамические, упорядоченные.

Заключение

В данном курсовом проекте был рассмотрен и изучен процесс абсорбции с целью уменьшения концентрации паров этанола с 0,80 (мол.%) до 0,01 (мол.%) в инертном газе (азоте) с помощью воды. Основным аппаратом данного процесса является насадочный абсорбер с упорядоченными керамическими кольцами Рашига.

В результате расчетов были определены следующие параметры:

1) диаметр абсорбера – 1400мм;

2) высота насадок – 5м.

3) поверхность массопередачи – 1170м²

4) производительность колонны – 138,90кг/ч;

Список используемой литературы

1. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по курсовому проектированию/Под ред. Ю.И. Дытнерского, 3-е изд., стереотипное. – М: ООО ИД «Альянс», 2007 – 496с.

2. Рамм В.М. Абсорбция газов. – М.: Химия, 1966. – 768 с.

3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Изд. 7-е, перераб. Изд-во «Химия», 1970, стр.624.

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

5. Кувшинский А.Г., Соболева А.П. Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности»: Учеб. Пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1980. – 223 с.

6. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. – Л.: Машиностроение, 1970. –752 с.

7. Машины и аппараты химических производств: Примеры и задачи. Учебное пособие/ И.В. Доманский, В.П. Исаков, Г.М. Островский и др. – Под общ. ред. В.Н. Соколова – Л.: Машиностроение, 1982. – 384 с.

8. Плановский А.Н., Гуревич Д.А. Аппаратура промышленности полупродуктов и красителей.– М.: ГНТИ ХЛ, 1961. – 504 с.

9. Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. – Киев: Наукова думка, 1987. – 830 с.

10. Казанская А.С., Скобло В.А. Расчеты химических равновесий. Сборник примеров и задач. – М.: Высшая школа, 1974. – 288 с.

11. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты: Методы расчета и основы конструирования. – М.: Химия, 1978. – 277 с.

12. Альперт Т.З. Основы проектирования химических установок: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1082. – 304 с.

13. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: Учеб. пособие. – М.: Химия, 1971. – 840 с.

14. Расчеты химико-технологических процессов: Учебное пособие/ под общей ред. И.П. Мухленова. – Л.: Химия, 1976. – 304 с.

15. Рейхсфельд В.О., Шеин В.С., Ермаков В.И. Реакционная аппаратура и машины заводов основного органического синтеза и синтетического каучука: Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. – Л.: Химия, 1985. – 264 с.