4.Підбор допоміжного устаткування

4.1. Розрахунок діаметра трубопроводу і вибір сполучних фланців.

Внутрішній діаметр трубопроводів розраховуємо по рівнянню витрати [4]:

d_тр = , (1.67)

де Q – витрати рідини чи газу, м³/с; w- швидкість рідини чи газу, м/с.

Так як витрати рідини і газу визначені раніше, для розрахунку діаметра трубопроводів для подачі в абсорбер рідини і газу необхідно визначити лінійну швидкість w. Значеннями w можна задаватися з рекомендацій [4], що забезпечують оптимальний діаметр трубопроводу.

При подачі в абсорбер газу компресійними машинами швидкість газу на вході і виході з абсорбера можна прийняти рівної 25м/с [4].

У цьому випадку діаметр трубопроводу:

d_тр = = 0,638 м.

Діаметри патрубків для підведення і відводу газу з абсорбера приймаємо рівними 700мм.

Вибираємо фланці для цих трубопроводів по рекомендаціях [6] з розмірами,мм: D_в = 700; D = 820; D_б = 780; D₁ =750.

Швидкість рідини на вході в абсорбер приймаємо рівню 3 м/с, що відповідає рекомендованим значенням для швидкостей при подачі малов'язких рідин у трубопроводи відцентровими насосами [6].

Знаходимо діаметр трубопроводу для подачі рідини на вході:

d_тр = = 0,256 м.

Приймаємо d_тр = 0,260 м. По знайденому діаметру підбираємо стандартний фланець з розмірами, мм: D_в = 260; D = 320; D_б = 290; D₁ =280.

Відповідно до рекомендацій [4] швидкість рідини на виході з абсорбера приймаємо w=2 м/с.

Тоді діаметр трубопроводу:

d_тр = = 0,314 м.

Приймаємо стандартний діаметр трубопроводу для відводу рідини з абсорбера: d_тр = 0,350 м. Для даного трубопроводу вибираємо стандартний фланець з розмірами, мм: D_в = 350; D = 420; D_б = 400; D₁ =380.

4.2. Підбор ємності для збору поглинача.

Ємність для рідини, що виходить з абсорбера, вибираємо виходячи з півгодинного запасу рідини, що дає можливість забезпечити роботу абсорбера при короткочасних неполадках у системі трубопроводів, що відводять.

Визначаємо необхідну місткість ємності для відводу поглинача;

V_с = V₀ * τ, (1.68)

де V₀ – об'ємна витрата води, м³/с; τ – час збору поглинача,с.

Розраховуємо необхідний обсяг:

V_с = 0,155 * 1800 = 279 м³.

Відповідно до рекомендацій [8] вибираємо циліндричну ємність типу ГЕЕ (ДСТ 9931-79) з основними розмірами: V_ном = 280 м³; D_в = 3600 мм; l = 22600мм; F_в =269 м².

Іі.Розрахунок тарілчастого абсорбера Завдання на курсове проектування

Розрахувати тарілчастий абсорбер з ковпачковими тарілками для уловлювання SO₂ із суміші його з інертним газом (повітрям) рідким поглиначем (водою) по початковим даним:

1. Продуктивність по газу при нормальних умовах V_o = 10 м³/с.

2. Концентрація SO₂ у газі на вході в абсорбер – 8% об’ємних.

3. Ступінь поглинання SO₂ ŋ = 0,9.

4. Робочі умови процесу абсорбції: температура потоків t= 20^оС; тиск газу на вході в абсорбер Р = 101кПа.

1.Технологічний розрахунок

1.1.Визначення маси речовини, що поглинається і витрати поглинача

Витрата інертного газу (повітря) [1], кмоль/с:

G = , (2.1)

де V – об’ємна витрата газу, подаваного в колону, м³/с; у₁ – концентрація SO₂ у газі на вході в колону, об. долі; Т- робоча температура в колоні, К; Т_о – температура газу при нормальних умовах, К.

Одержуємо:

G = = 0,383 кмоль/с.

Кількість SO₂, що абсорбується в колоні, кг/с:

= G * ( - ) * M₁, (2.2)

де - концентрація SO₂ у газі на виході з абсорбера; М₁ – молярна маса SO₂, кг/кмоль.

З урахуванням заданого ступеня поглинання ŋ = 0,9 маємо:

у₂ = у₁ – ŋ* у₁ =0,08-0,9*0,08 = 0,008 (2.3)

Одержуємо:

= 0,383 * ( – ) * 64 = 1,93 кг/с.

Для подальших розрахунків необхідно кількість SO₂ виражати в киломолях у секунду (кмоль/с). Для чого робимо перерахування:

= , (2.4)

= = 0,030 кмоль/с.

Мінімальна витрата абсорбуючої води [1], кмоль/с:

L_min = , (2.5)

де - рівноважна концентрація SO₂ у рідкій фазі, що відповідає концентрації в газовій фазі, кмоль/кмоль; - концентрація SO₂ у воді на вході в колону, кмоль/кмоль.

Для знаходження будуємо рівноважну лінію (рис. 2.1), використовуючи дані по концентраціях SO₂ у газі і рідині, приведені в [1].

Рис.2.1. Залежність концентрації SO₂ у газовій і рідкій фазах

За даними рис.2.1 для = = 0,0870 кмоль/кмоль знаходимо = 29,5 * 10^-4 кмоль/кмоль, =0.

Одержуємо:

L_min = = 10,17 кмоль/с.

З урахуванням рекомендацій [1] визначаємо дійсну витрату води, кг/с:

L = 1,16 * L_min*M₂, (2.6)

де М₂ – молярна маса води, кг/кмоль.

L = 1,16*10,17*18 = 212,35 кг/с (11, 80 кмоль/с).

Визначаємо кінцеву концентрацію SO₂ у розчині:

L*( - ) = (2.7)

Так як х₂ = 0, то

= = = 2,542 * 10^-3 (2.8)

Перевіряємо збіжність матеріального балансу процесу абсорбції:

G*( - ) = L*( - ); (2.9)

0,383*( ) = 11,80 * (2,542*10^-3 - 0);

0,030 = 0,030.

Баланс зійшовся.