Абсорбер насадочный

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или паро-газовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).При физической абсорбции поглощаемый газ (абсорбтив) не взаимодействует химически с абсорбентом. Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется хемосорбцией.Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощённого газа из раствора - десорбция.Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощённый компонент в чистом виде. Во многих случаях проводить десорбцию не обязательно, так как абсорбент и абсорбтив представляют собой дешёвые или отбросные продукты, которые после абсорбции можно вновь не использовать (например, при очистке газов).В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для очистки этих смесей от вредных примесей.Абсорбционные процессы широко распространены в химической технологии и являются основной технологической стадией ряда важнейших производств (например, абсорбция окислов азота водой в производстве азотной кислоты; абсорбция аммиака, паров бензола, сероводорода и других компонентов из коксового газа; абсорбция паров различных углеводородов из газов переработки нефти и т.п.). Кроме того, абсорбционные процессы являются основными процессами при санитарной очистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей (например, очистка топочных газов от двуокиси углерода и д.р.). 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 плёночные;

2) Насадочные;

3) Барботажные;

4) Распыливающие.

Широкое распространение в промышленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой - твердыми телами различной формы. В насадочной колонне жидкость течет по элементу насадки главным образом в виде тонкой пленки, поэтому поверхность контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки, и насадочные аппараты можно рассматривать как разновидность пленочных. Однако в последних пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата, а в насадочных абсорберах - только по высоте элемента насадки. При перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит через расположенные ниже слои насадки в виде струек, капель и брызг. Часть поверхности насадки бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью. Для того чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1)обладать большой поверхностью в единице объема;

2)хорошо смачиваться орошающей жидкостью;

3)оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку;

4)равномерно распределять орошающую жидкость;

5)быть стойкой к химическому воздействию жидкости и газа, движущихся в колонне;

6)иметь малый удельный вес;

7)обладать высокой механической прочностью;

8)иметь невысокую стоимость.

Насадок, полностью удовлетворяющих всем указанным требованиям, не существует, так как, например, увеличение удельной поверхности насадки ведет за собой увеличение гидравлического сопротивления аппарата и снижение предельных нагрузок. Широко распространена насадка в виде тонкостенных керамических колец высотой, равной диаметру (колец Рашига), который изменяется в пределах 15 - 150 мм. Кольца малых размеров засыпают в абсорбер навалом. Большие кольца (размерами не менее 50 x 50 мм) укладывают правильными рядами, сдвинутыми друг относительно друга. Этот способ заполнения аппарата насадкой называют загрузкой в укладку, а загруженную таким способом насадку - регулярной. Регулярная насадка имеет ряд преимуществ перед нерегулярной, засыпанной в абсорбер навалом: обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, допускает большие скорости газа. Однако для улучшения смачивания регулярных насадок необходимо применять более сложные по конструкции оросители. Хордовая деревянная насадка обычно используется в абсорберах, имеющих значительный диаметр. Основное ее достоинство - простота изготовления, недостатки - относительно небольшая удельная поверхность и малый свободный объем.



1. Технологическая часть

1.1 Сущность и назначение процесса абсорбции

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями -- абсорбентами. Этот процесс является избирательным и обратимым, что позволяет применить его с целью получения растворов газов в жидкостях, а также для разделения газовых или паровых смесей. После абсорбции одного или нескольких компонентов из газовой или паровой смеси, как правило, проводят десорбцию, т. е. выделение этих компонентов из жидкости. Таким образом осуществляют разделение газовой смеси. Имеют место физическая абсорбция и хемосорбция. При физической абсорбции при растворении газа не происходит химической реакции. При хемосорбция абсорбируемый газ вступает в химическую реакцию в жидкой фазе. Процессы абсорбции в технике применяют для разделения углеводородных газов и получения соляной и сернистой кислот, аммиачной воды, очистки отводящих газов с целью улавливания ценных продуктов или обезвреживания газосбросов. Аппаратурно-технологическое оформление абсорбции несложно, поэтому процессы абсорбции широко используют в технике. Аппараты для проведения процессов абсорбции называются абсорберами. При взаимодействии газа с жидкостью возникает система, состоящая из двух фаз (Ф=2) и трех компонентов -- распределяемого вещества и двух веществ носителей (К=3).

Согласно правилу фаз такая система имеет три степени свободы.

С=К+2-Ф=3+2-2=3 (1)

Тремя основными параметрами, определяющими фазовое равновесие в системе, являются давление, температура и концентрация. В этом случае можно произвольно изменять общее давление , температуруи концентрациюраспределяемого вещества в одной из фаз. При постоянных температуре и давлении, что имеет место в процессах абсорбции, каждой концентрации распределяемого вещества в одной фазе соответствует строго определенная концентрация в другой. В условиях равновесия при t=const зависимость между равновесными концентрациями выражается законом Генри, который гласит: при данной температуре мольная доля газа в растворе прямо пропорциональна парциальному давлению газа над раствором:

p=Ex (2)

или

x=p/E (3)

где - парциальное давление газа, равновесное с раствором, имеющим концентрацию х , доли моля;

Е -- константа Генри.

Константа Генри зависит от природы растворяющегося вещества , абсорбента и температуры:

In E= -q/RT+C (4)

где q - теплота растворения газа, кДж/кмоль;

R=8,325 кДж/(кмоль*К) - универсальная газовая постоянная:

Т - абсолютная температура растворения, К;

С - постоянная, зависящая от природы газа и жидкости и определяемая опытным путём.

Из равенства (4) видно, что с ростом температуры растворимость газов в жидкостях уменьшается. Парциальное давление растворяемого газа в газовой фазе, соответствующее равновесию, может быть заменено равновесной концентрацией. Согласно закону Дальтона парциальное давление компонента в газовой смеси равно общему давлению, умноженному на мольную долю этого компонента в смеси, т. е.

p=Py и p=p/P (5)

где Р -- общее давление газовой смеси;

- концентрация распределяемого вещества в смеси, доли моля.

Сопоставляя уравнения (5) и( 2) , найдем

y=p/P=Ex/P (6)

или, обозначая константу фазового равновесия E/P через m , получим

y=mx (7)

Уравнение (7) показывает, что зависимость между равновесными концентрациями распределяемого компонента в газовой смеси и в жидкости выражается прямой линией, проходящей через начало координат, тангенс угла наклона которой равен . Тангенс угла наклона зависит от температуры и давления. С увеличением давления и уменьшением температуры растворимость газа в жидкости увеличивается (снижается) (рисунок 1). Когда в равновесии с жидкостью находится смесь газов, то закону Генри может следовать каждый из газовых компонентов смеси.



Рисунок 1. Зависимость между растворимостью газов в жидкости и парциальным его давлением над раствором при различных температурах (t₁>t₂>t₃)

Процессы абсорбции можно рассчитывать в относительных мольных концентрациях. В этом случае при малой концентрации газа хв жидкости закон Генри записывается так:

абсорбер тепловой гидравлический сырье

Y=mX (8)

Отметим, что закону Генри подчиняются сильно разбавленные растворы, а также растворы при небольших давлениях, которые по своим свойствам приближаются к идеальным. Для концентрированных растворов и больших давлений зависимость между равновесными концентрациями выражается кривой линией, вид которой определяют экспериментально.

1.2 Физико-химические свойства сырья и продукта

В проектируемом насадочном абсорбере происходит поглощение аммиака из воздуха водой. Вода - бинарное неорганическое соединение с химической формулой Н₂O. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного -- кислорода, которые соединены между собой ковалентной связью. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеет цвета (в малом объёме), запаха и вкуса.

Таблица 1 - Свойства воды при различных температурах

Свойства	Температура, °С
	0	20	40	60	80	100
Поверхностное натяжение, Н/м •10-3	75,6	72,8	69,6	66,2	62,6	58,9
Теплоемкость, Дж/кг•°С	4231,9	4190	4181,62	4190	4190	4231,9
Вязкость, Па•с•10-3	1,79	1,31	1	0,801	0,656	0,549
Плотность, кг/м3	1000	998	992	983	972	958

Аммиак представляет собой газ, не имеющий цвета, но обладающий резким специфическим запахом. Плотность аммиака при температуре 15 ^oC она составляет 0,73 кг/м³. Плотность аммиака жидкого в нормальных условиях равна 686 кг/м³. Молекулярная масса вещества - 17,2 г/моль. Отличительной особенностью аммиака является его высокая растворимость в воде. Так, при температуре 0 °C ее значение достигает около 1200 объемов в объеме воды, при 20 °C - 700 объемов.

Атмосферный воздух представляет собой смесь азота, кислорода, углекислого газа, аргона и других газов. В воздухе всегда содержится некоторое количество водяных паров. Молекулярная масса сухого воздуха составляет 28,96, плотность равна 1,2928 кг/м³, растворимость в воде - 29,18 см³/л при 0°С и 18,68 см³/л при +20 °С, температура кипения193 °С.

1.3 Сравнительная характеристика насадочных абсорберов

Абсорбционная колона - цилиндрический вертикальный аппарат в котором используются следующие виды насадок:

1) Керамические кольца Рашига

2) Стальные кольца Рашига

3) Керамические кольца Палля

4) Стальные кольца Палля

5) Керамические седла Берля

6) Керамические седла Инталокс

Насадки , применяемые для заполнения насадочных абсорберов , должны обладать большой удельной поверхностью и большим свободным объемом. Кроме того, насадка должна оказывать малое сопротивление газовому потоку , хорошо распределять жидкость и обладать коррозионной стойкостью в соответствующей среде. Для уменьшения давления на поддерживающее устройство на стенки , насадка должна иметь малый объемный вес. Рассмотрим несколько насадок с их характеристиками .

Таблица 2 -Характеристика насадок

Насадки	Удельная поверхность , м-1	Свободный объем	Эквивалентный диаметр	Число штук в 1м3	Масса 1м3 , кг
1	2	3	4	5	6
Керам. кольца Рашига 10х10х1,5	440	0,7	0,006	700000	700
Стал. кольца Рашига 10х10х0,5	500	0,88	0,007	770000	960
Керам. седла Берля 12,5	460	0,68	0,006	570000	720
Керам.седла Инталокса 12,5	625	0,78	0,005	730000	545

Насадочные тела кольцевой насадки представляют собой цилиндрические тонкостенные кольца, наружный диаметр которых обычно равен высоте кольца. Диаметр насадочных колец изменяется от 25 до 150 мм (кольца меньшего диаметра почти не находят применения в промышленной практике). Кольца малого диаметра (до 50 мм) загружают в аппарат навалом .

При диаметре больше 50 мм кольца укладывают правильными рядами; при этом во избежание провала жидкости кольца укладывают в шахматном порядке, т.е. кольца каждого ряда сдвинуты относительно колец смежного ряда . Насадочные кольца изготовляют чаще всего из керамики или фарфора, в некоторых случаях из углеграфитовых масс. Применяют также тонкостенные металлические кольца из стали или других металлов. Стальные кольца, изготовленные путем разрезания стандартных труб, имеют большую толщину стенки; такая насадка обладает значительным объемным весом. Перспективно применение колец из пластических масс.

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.

Седлообразная насадка. Эта насадка применяется для беспорядочной засыпки. Поверхность первых представляет собой гиперболический параболоид, а вторых часть тора. Седла "Инталокс" проще в изготовлении. Седлообразная насадка при одинаковых размерах насадочных тел имеет по сравнению с кольцами Рашига примерно на 25% большую удельную поверхность и несколько больший свободный объем.По литературным данным, седлообразная насадка обладает меньшим гидравлическим сопротивлением и насколько большей эффективностью, чем кольца Рашига. Вероятно, седла Берля лучше смачиваются, чем кольца Рашига. Седла "Инталокс" по сравнению с седлами Берля обеспечивают большую беспорядочность насадки и не создают предпочтительных путей (каналов) для протекания жидкости. Кроме того, удельная поверхность и свободный объем у седел "Инталокс" выше, чем у седла Берля. Из двух видов седлообразной насадки предпочтение следует отдать, по-видимому, седлам "Инталокс".

1.4 Обоснование выбора проектируемого абсорбера

Для поглощения аммиака водой, выбираем насадку керамические седла Инталокс 12,5 мм, потому что она обладает низким коэффициентом гидравлического сопротивления, большой удельной поверхностью , проста в изготовлении и имеет большой свободный объём , возможна работа в агрессивных средах.

Таблица 3-Характерисика насадки

Насадка	Удельная поверхность , м-1	Свободный объем	Эквивалентный диаметр	Число штук в 1м3	Масса 1м3 , кг
Керам.седла Инталокса 12,5	625	0,78	0,005	730000	545

1.5 Мероприятия по охране труда при обслуживании абсорбера

Абсорбция аммиака является опасным и токсичным процессом.

Аммиак - горючий газ. Горит при наличии постоянного источника огня (при пожаре). При горении выделяет азот и водяной пар. Газообразная смесь аммиака с воздухом (при концентрациях в пределах от 15 до 28 % по объему) взрывоопасна. Температура самовоспламенения 650°С.

По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Аммиак обладает как местным, так и резорбтивным действием. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Вызывают при этом обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог конъюктивы и роговицы, потерю зрения, приступы кашля, покраснение и зуд кожи. При соприкосновении сжиженного аммиака и его растворов с кожей возникает жжение, возможен химический ожог с пузырями, изъязвлениями. Кроме того, сжиженный аммиак при испарении охлаждается, и при соприкосновении с кожей возникает обморожение различной степени. Запах аммиака ощущается при концентрации 37 мг/м³. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственного помещения составляет 20 мг/м³. Следовательно, если чувствуется запах аммиака, то работать без средств защиты уже опасно. Раздражение зева проявляется при содержании аммиака в воздухе 280 мг/м³, глаз - 490 мг/м³. При действии в очень высоких концентрациях аммиак вызывает поражение кожи: 7-14 г/м³ - эритематозный, 21 г/м³ и более - буллёзный дерматит. Токсический отёк лёгких развивается при воздействии аммиака в течение часа с концентрацией 1,5 г/м³. Кратковременное воздействие аммиака в концентрации 3,5 г/м³ и более быстро приводит к развитию общетоксических эффектов. Предельно допустимая концентрация аммиака в атмосферном воздухе населённых пунктов равна: среднесуточная 0,04 мг/м³; максимальная разовая 0,2 мг/м³.

Аммиак перевозится и часто хранится в сжиженном состоянии под давлением собственных паров (6-18 кгс/см²), а также может храниться в изотермических резервуарах при давлении, близком к атмосферному давлению. При выходе в атмосферу дымит, быстро поглощается влагой.

При выбросе паров в воздух очень быстро формируется первичное облако с высокой концентрацией аммиака. Образуется оно очень быстро (в течение 1-3 мин). За это время в атмосферу переходит 18-20 % вещества.

Вторичное облако возникает при испарении аммиака с площади разлива. Характеризуется оно тем, что концентрация его паров на 2-3 порядка ниже, чем в первичном облаке. Однако их продолжительность действия и глубина распространения значительно больше. Продолжительность действия вторичного облака определяется временем испарения разлившегося вещества, которое, в свою очередь, зависит от температуры кипения и летучести вещества, температуры окружающей среды, скорости ветра и характера разлива (свободно или в поддон). Аммиак почти в 2 раза легче воздуха, а это существенно влияет на глубину его распространения.

Абсорбер должен соответствовать требованиям безопасности в течение всего периода эксплуатации.

При возникновении нагрузок, приводящих к опасным для работающих разрешениям отдельных деталей или сборочных единиц абсорбер должен быть оснащен устройствами, предотвращающими возникновение разрушающих нагрузок, а детали и сборочные единиц должны быть ограждены или расположены так, чтоб их разрушающиеся части не создавали травмоопасных ситуаций.

Конструкцией абсорбера и его отдельных частей должна быть исключена возможность их падения, опрокидывания и самопроизвольного смещения при всех предусмотренных условиях эксплуатации и монтаже.

Абсорбер должен быт пожаро-, взрывобезопасным в условиях эксплуатации. Должно быть исключено накопление зарядов статического электричества в количестве, представляющем опасность дл работающего, и возможность взрыва и пожара.

Абсорбер не должен являться источником шума и вибрации. Конструкция абсорбера должна быть такой, чтоб концентрация вредных веществ в рабочей зоне, а также их выброс в природную среду процессе эксплуатации не превышали допустимых значений.

Уплотнения абсорбера, предназначенные для работ с пожаро- и взрывоопасными средами, должны препятствовать образованию горючих и взрывоопасных смесей в рабочем и нерабочем состоянии абсорбера.

Конструкцией абсорбера должна быть исключена возможность соприкосновения работающего с горячими частями или нахождение в непосредственной близости от них, если это может повлечь за собой его травмирование. Температура наружной поверхности в местах обслуживания не должна превышать 45 °С. абсорбция поглощение аммиак вода

Необходимо наличия на рабочих местах средств пожаротушения и других средств, используемых в аварийных ситуациях. В качестве первичных средств огнетушения используют ручные огнетушители следующих марок: углекислотные ОУ - 2 и ОУ - 5, углекислотнобромэтиловые ОУБ - 3 и ОУБ - 7 и порошковые ОП-1, ОП-2, ОП-5.

Абсорберы должны быть обеспечены сигнализирующими и блокирующими устройствами, срабатывающими при нарушении установленного технологического режима эксплуатации.

К обслуживанию допускаются персонал, изучивший их устройство и приемы обслуживания.

Все виды работ внутри корпуса абсорбера проводят с использованием спецодежды и других средств защиты работающих в соответствии с порядком правил по технике безопасности. При наличии в воздухе вредных веществ в количестве, превышающем ПДК необходимо использовать фильтрующие противогазы марок ПФМГ-96 с фильтрами ДОТ 220, ДОТ 250, ДОТ 460 и ПФСГ-98 с фильтрами ДОТ 600, ДОТ М 600, ВК 600 . При содержании кислорода менее 17% об. необходимо применять изолирующие шланговые противогазы типа ПШ-1 (безнапорного типа с длиной шланга 10 м) и ПШ-20РВ (с воздухоподводящим шлангом длиной 20 м) .



2. Расчетная часть

2.1 Технологический расчет

Цель расчета: определить основные размеры насадочного абсорбера для поглощения аммиака водой

Исходные данные:

1) производительность 19000 м³/ч ;

2) начальная концентрация аммиака 8% об.;

3) степень извлечения ?=0,9;

4) концентрация аммиака в воде, поступающей на абсорбцию 0%об.;

5) давление атмосферное;

6) температура газа и воды 20⁰С.

Рисунок 1 -Эскиз насадочного абсорбера

Расход (массовый и объемный) инертного газа (газа носителя)

Определяем объемный расход

V_H=V (1-Y_H), (1)

где V - производительность абсорбера, м³/ч;

Yн - начальная концентрация аммиака в воздухе, % об.

V_H=19000(1-0,08)=17480 м³/ч.

Определяем массовый расход

G=V_H?, (2)

где ? - плотность воздуха-носителя при нормальных условиях, кг/ч.

G=174801,293=22601,64 кг/ч.

Относительные массовые концентрации газового компонента (на входе и на выходе)

, (3)

где М_к и М_н - молекулярные массы компонента и носителя;

Р - общее давление смеси;

Р^' - пропорциональное давление газового компонента .

Примечание: при расчете величины давления заменяются на пропорциональные им объемные содержания.

; (4)

;

, (5 )

где ?? - степень извлечения.

Количество поглощённого газового компонента

, (6)

где G - массовый расход газа носителя, кг/ч;

у_H, и у_K - относительные массовые доли поглощаемого компонента в газовой фазе на выходе и на входе.

Построение линии равновесия.

Определяем равновесные составы по закону Генри с учетом изменения температуры.

Результаты расчета вносим в таблицу 1. Последовательно изменяя значение x, находим изменение температуры абсорбента.

(7)

где - начальная температура абсорбента на входе в абсорбер, ?C;

Ф - дифференциальная теплота растворения газа в жидкости, 35322•10³Дж/кг;

с - удельная теплоемкость абсорбента, 4190 Дж/кг•?С;

X₂ - начальная концентрация поглощаемого компонента в абсорбенте.

Определяем равновесное парциальное давление по уравнению

(8)

где Е - константа Генри.

Находим равновесное содержание абсорбируемого компонента в газовой смеси

(9)

где M_к- молекулярная масса газового компонента, кг/кмоль;

P- общее давление смеси, Па;

Р'- равновесное парциальное давление газового компонента, Па.

Таблица 1 -Результаты расчетов

X	0,01	0,03	0,04	0,05
t , C	24,9	34,8	39,8	44,7
E	1,08	1,73	2,13	2,71
	0,0108	0,05	0,085	0,135
	0,0103	0,049	0,087	0,147

Находим удельный расход поглотителя

(10)

Удельный расход поглотителя составит

(11)

Расход воды

(12)

.

Конечная концентрация поглощаемого компонента в абсорбенте на выходе из абсорбера

(13)

Уравнение рабочей линии процесса абсорбции

; (14)

Построение рабочей линии процесса

Определяем число теоретических ступеней графическим способом

Определяем число теоретических ступеней графо-аналитическим способом.

Движущая сила на входе газа в абсорбер.

(15)

Движущая сила на выходе газа из абсорбера

(16)

Среднелогарифмическая движущая сила

(17)

Соответствующее число единиц переноса

(18)

Производим выбор насадки.

Керамические седла Инталокс 12,5 мм.

Удельная поверхность f=625 м² /м³. Свободный объем ?=0,78 м³ /м³.

Эквивалентный диаметр d_экв=0,005 м

(19)

где ?_г - плотность воздуха при 20⁰С, 1,2 кг/м³);

?_ж - плотность воды при 20⁰С, 998 кг/м³;

?_г - вязкость газа при 20⁰С ,18 • 10^{- 6} Па•с.

Находим критерий Рейнольдса

(20)

где Ar - критерий Архимеда, рассчитанный по эквивалентному диаметру насадки и вязкости газа;

G - количество воздуха, кг/ч;

L - расход воды, кг/ч

Фиктивная скорость газа

(21)

где f - удельная поверхность насадки, м² /м³;

?_г - вязкость газа при 20⁰С, Па•с;

?_г - плотность воздуха при 20⁰С, кг/м³.



Рабочая фиктивная скорость газа

(22)

Диаметр абсорбера

(23)

Внутренний диаметр колонного аппарата принимаем d_к=4000мм

Уточняем скорость газа в колонне с учетом принятого диаметра

(24)

Площадь сечения с учетом выбранного диаметра

(25)

Расход жидкости при её плотности

(26)



где ?_ж - плотность воды, кг/м³;

L - расход воды, м/ч.

Оптимальная плотность орошения

(27)

где f - удельная поверхность насадки, м²/м³;

b коэффициент , зависящий от природы

абсорбируемого газа 4,3810^-5 м³/(мс)

Плотность орошения

(28)

.

Коэффициент смачиваемости

(29)

Высота единицы переноса для газовой фазы ,

Массовая скорость газа

(30)

Критерий Рейнольдса газовой фазы

(31)

Диффузионный критерий Прандтля для газа

(32)

где D _г = 0,198 • 10^-4 - коэффициент диффузии аммиака в воздухе, м²/с.

Высота единицы переноса от вида насадки

(33)

где ? - коэффициент смачиваемости;

а - коэффициент насадки а=8,13;

? - свободный объем насадки, м³ /м³.

Высота единицы переноса для жидкой фазы

(34)

Критерий Рейнольдса жидкой фазы

(35)

где ?_ж - вязкость воды, 1,31•10^-3 Па•с.

Диффузионный критерий Прандтля для жидкости

(36)

где ?_ж - плотность воды при определённой температуре, кг/м³;

D_ж - коэффициент диффузии аммиака в воде, 1,7610^-9Дж

Приведённая толщина стекающей плёнки жидкости

(37)

где g - ускорение свободного падения;

?_ж - вязкость жидкости, Па·с;

?_ж - плотность жидкости, кг/м³.

Высота единицы переноса для жидкой фазы

(38)

где Re_ж и Pr_ж - критерии Рейнольдса и Прандтля для жидкости;

?_прив - приведенная толщина пленки жидкости, м.

Определение высоты единицы переноса

Средний наклон линии равновесия



(39)

где y'₁ и у'₂ - ординаты точек ;

х_к и х_н - абсциссы этих точек.

Высота единицы переноса

(40)

где h₁ - высота единицы переноса для газовой фазы, м;

h₂ - высота единицы переноса для жидкой фазы, м;

l - удельный расход поглотителя;

k - средний наклон линии равновесия.

Высота слоя насадки с запасом 25%

(41)

где n - число единицы переноса;

h - высота единицы переноса, м.

Общая высота абсорбера

где h₁ - расстояние от верхнего днища до насадки, м;

h₂ - высота насадки, м;

h₃ - расстояние между слоями насадки, м;

h₄ - расстояние от насадки до нижнего днища, м.

Вывод: диаметр насадочного абсорбера для поглощения аммиака водой равен 4 м, насадка - керамические седла Инталокс 12,5 мм.

2.2 Тепловой расчёт

Цель: определить температуру абсорбента на выходе из абсорбера

Температура жидкости на выходе из абсорбера.

(42)

где c - удельная теплота жидкости, 4190 кДж/кг•°С;

Ф - дифференциальная теплота растворения, 35322•10³ кДж/кг;

t₁ - температура на выходе из абсорбера, °С;

t₂ - температура на входе в абсорбер, °С;

х₁, х₂ - концентрации аммиака в поглощающей воде.

(43)

Вывод: температура жидкости на выходе из насадочного абсорбера для поглощения аммиака равно 35,8 °С.

2.3 Гидравлический расчёт

Цель: определить гидравлическое сопротивление абсорбера

Критерий Рейнольдса определяем по формуле 31



Коэффициент сопротивления

(44)

Сопротивление сухой насадки

(45)

Сопротивление орошаемой насадки

(46)

где U - плотность орошения,м³/м²/ч;

k - опытный коэффициент, для беспорядочно засыпанных насадок k=0,06.

Вывод: гидравлическое сопротивление орошаемой насадки абсорбера равно 2278,47 Па.



Заключение

В курсовом проекте был произведен технологический расчет для насадочного абсорбера для поглощения аммиака из воздуха водой. В ходе полученных расчетов был получен диаметр абсорбера 4метра , общая высота слоя насадки 15,61метра , температура абсорбента на выходе из абсорбера 35,8?С , гидравлическое сопротивление орошаемой насадки равна 2278,47 Па.



Список используемых источников

1 Плановский А.Н., Рамм В.М., Коган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М., Химия, 1967.- 848 с.

2 Габидуллин А.А. Правила по технике безопасности и охрана труда на нефтехимических комбинатах. Салават, типография СНОС,1978. -180 с.

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

4 Потапов В.М., Татарчик С.Н. Органическая химия. М., Химия, 1980. -256 с.

5 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессы и аппараты химической технологии. Л., Химия, 1987.- 576 с.

6 Молоканов Ю.К. Процессы и аппараты нефтегазопереработки. М., Химия, 1987.- 368 с.

7 Ходаков Ю.В., Этштейн Д.А., Глориозов П.А. Органическая и неорганическая химия. М., Просвещение, 1986.- 240 с.

8 Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. М., Химия, 1987. -368 с

Размещено на Allbest.ru

...