СОДЕРЖАНИЕ
1.Введение
2.Технологический расчет
3.Гидравлический расчет
4.Конструктивный расчет
5.Механический расчет
6.Список использованной литературы
1.Введение
Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени.
На практике абсорбции подвергаются большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, составные части которых могут поглощаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами, а непоглощаемые составные части – инертным газом.
Основным видом оборудования предприятий химической и нефтеперерабатывающей промышленности являются массообменные аппараты. В таких аппаратах осуществляется процесс переноса вещества из одной фазы в другую. Интенсификация массообменных процессов дает возможность увеличить производительность технологических аппаратов, уменьшить их габаритные размеры, металлоемкость, сократить потребление энергии и многое другое.
Абсорбция, как один из видов массообменных процессов, применяется: с целью получения готового продукта в виде насыщенного сорбента (при этом абсорбцию проводят без десорбции), извлечения ценных компонентов из газовой смеси и очистки газа от примесей перед их использованием в технологических процессах или перед их выбросом в атмосферу.
Одним из перспективных направлений интенсификации абсорбционных, как и других видов тепло- и массообменных процессов, является проведение процесса в условиях закрученного движения потоков, при котором взаимодействующие между собой среды движутся не только поступательно, но и вращательно, что позволяет без значительных изменений габаритных размеров устройства, за счет увеличения скорости, турбуллизировать поток, повышая тем самым коэффициенты массоотдачи. Кроме этого, при закрученном движении потоков наблюдается повышение эффективности перемешивания, приводящее к увеличению удельной поверхности контакта фаз и гидродинамической неустойчивости межфазной поверхности.
Для создания и поддержания закрученного движения зачастую целесообразно использовать энергию потока, что позволяет не только уменьшить габаритные размеры, но и существенно упростить конструкцию устройства, облегчая тем самым разработку компактных, малогабаритных массообменных аппаратов.
Таким образом, совершенствование конструкций прямоточных массообменных устройств для проведения абсорбционных, как и других видов обменных процессов, путем создания и оптимизации вихревого движения контактирующих потоков является актуальной задачей.
Исходные данные для проектирования установки
Газ – ацетон
Производительность по газу – V0 = 2,6 м3/ч.
Поглотитель – вода
Инертный газ – воздух
Температура поглотителя tп = 9 0С.
Содержание газа до очистки – yн=3.7% (мол.)
Содержание газа после очистки – yк=0.1% (мол.)
Содержание газа в поглотителе – хн= 0.
Давление в аппарате – Р = 1 атм. (кгс/см)
Тип абсорбера – насадочный.
Тип насадки – керамические кольца Рашига
2.Технологический расчет
Определение массы поглощаемого вещества и расход поглотителя Относительная массовая концентрация, начальная и конечная
(2, стр.283, табл.6.2)
(2, стр.283, табл.6.2)
Молярные массы компонентов
M() = 44 г/моль
M(возд) =29 г/моль
M(H2O) = 18 г/моль
Относительная массовая концентрация паров в воде, начальная
Общее давление газовой смеси
Р=1 атм.=760 мм ртут. ст.=1013250Па=1,013 МПа
Коэффициент распределения
Коэффициент распределения с учетом поправки
Из уравнения материального баланса определим конечную концентрацию
(из уравнения равновесия)
(1, стр.103, 3)
Расход инертной части газа
Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту:
Расход поглатителя:
Удельный расход
Расчет движущей силы.
Большая движущая сила на входе потоков в абсорбер и на выходе из него:
Меньшая движущая сила на входе потоков в абсорбер и на выходе из него:
Относительные массовые концентрации паров ацетона в воздухе при равновесии начальная и конечная:
Отсюда :=0.07437-0.04953=0.02484
Выбор насадки
Тип: кольца Рашига
Материал: керамика
Вид загрузки: неупорядоченно
Размер: 50×50×5
Характеристики выбранной насадки.
- а = 90 м2/м3 – удельная поверхность насадки;
- ε = 0,785 – м3/м3 – свободный объём;
- dэ = 0,035м – эквивалентный диаметр;
- ρ = 530 кг/м3 – насыпная плотность;
- число – 6000 шт.
Коэффициенты А=0,073 В=1,75
Расчет скорости газа и диаметра абсорбера
Предельная скорость газа в насадочном абсорбере
Молярная масса газовой смеси:
Давление газовой смеси в абсорбере при нормальных условиях:
р0=760 ммHg=1атм
Давление газовой смеси при условиях в абсорбере:
Р=760 ммHg=1атм
Температура газовой смеси в абсорбере:
T=273+t=273+15=288К
Плотность газовой смеси в абсорбер:
Динамический коэффициент вязкости при 15°С: (2,стр.15,1.13)
Динамический коэффициент вязкости воды при 9°С:
µ=1346·10-6 Па·с
Динамический коэффициент вязкости газовой смеси:
=1, т.к. -вода
Предельная скорость газа:
Рабочая скорость газа:
Диаметр абсорбера:
D=1.523м
Стандартный диаметр абсорбера D=1,6 м
Действительная рабочая скорость газа:
Плотность орошения насадки
Эффективная минимальная плотность орошения:
gэф=0,012·10-3 м2/с
Доля активной поверхности насадки: (1,стр.107, VI.17)
где p=0,024 и q=0,012 коэффициенты зависящие от типа насадки (3).
Расчет коэффициентов массоотдачи
Определение коэффициента массоотдачи в газовой фазе: (1,стр.106)
Коэффициент диффузии в газе: (2,стр. 277)
Мольные объемы газов:
=74
=29,9
Критерий Рейнольдса: (1,стр.106)
Критерий Прандтля: (1,стр.106)
Диффузионный критерий Нуссельта: (1,стр.106)
Коэффициент массоотдачи в газовой фазе: (1,стр.106)
Выразим коэффициент массоотдачи в выбранной размерности: (1,стр.107)
Определение коэффициента массоотдачи в жидкой фазе: (1,стр.107)
Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости:
Коэффициент молекулярной диффузии в жидкой фазе: (2,стр.278)
Коэффициент Прандтля для жидкости:
Диффузионный критерий Нуссельта:
Приведенная толщина стекающей пленки жидкости: (1,стр.107)
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:
Выразим коэффициент массоотдачи в выбранной размерности: (1,стр.107)
Коэффициент массопередачи по газовой фазе: (1,стр.104)
Определение поверхности массопередачи и высоты насадки
Поверхность массопередачи: (1,стр.103)
Высота насадки:
Объем, занимаемый насадкой:
Расстояние между насадкой и крышкой: (1,стр.107)
zв=2,4 м
Расстояние между днищем и насадкой: (1,стр.107)
Расстояние между насадками: (1,стр.107)
zср=
Общая высота абсорбера: (1,стр.107)