Автор работы: Пользователь скрыл имя, 30 Мая 2013 в 23:53, курсовая работа
Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени. Обратный процесс — выделение растворенного газа из раствора — носит название десорбции.
В абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две фазы —жидкая и газовая и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции). Таким образом, абсорбционные процессы являются одним из видов процессов массопередачи.
=1.647 · 10-5 Па · с
24. Кинетические коэффициенты процесса :
=5651.9
D = 13.8 ·10-6 [1, стр. 71, табл. 11-2]
=1,53 · 10-6
=0,7535
=0,0195
=3445
=0,117
=6534,9
D = 1.8 ·10-9 [1, стр. 71, табл. 11-2]
=555,6
=118560,8
=0,249
25. Рабочая площадь тарелки без учета площади двух переливов
=0,904 м2
26. Величина отношения рабочей площади тарелки к поперечному сечению колонны
=0,8
27. По справочным или расчетным данным в координатах y-x строится график равновесной зависимости yp= f(x) , выражающей связь концентраций поглощаемого компонента в газовой и жидкой фазах, находящихся в равновесии. Здесь же наносится прямая рабочая линия процесса абсорбции, выражающая связь рабочих концентраций, по 2 точкам прямой [т.1 ( у мн, хмк), т.2 ( умк , Хмн )] . Примечание: у, х - относительные, мольные концентрации.
x |
y |
p |
Mpx |
y* |
Ap |
Kyf |
My |
Cy |
Xcp |
BC |
yk |
x' |
0,00200 |
0,53800 |
0,545 |
134,674 |
0,266 |
||||||||
0,00189 |
0,50964 |
0,516 |
134,310 |
0,250 |
139,063 |
0,00171 |
0,00976 |
1,00981 |
0,00194 |
0,25667 |
0,50712 |
0,00194 |
0,00178 |
0,48128 |
0,488 |
133,948 |
0,235 |
138,313 |
0,00172 |
0,00981 |
1,00986 |
0,00183 |
0,24377 |
0,47888 |
0,00183 |
0,00167 |
0,45292 |
0,459 |
133,587 |
0,220 |
137,569 |
0,00173 |
0,00986 |
1,00991 |
0,00172 |
0,23080 |
0,45063 |
0,00172 |
0,00156 |
0,42456 |
0,430 |
133,229 |
0,205 |
136,831 |
0,00174 |
0,00992 |
1,00997 |
0,00161 |
0,21774 |
0,42239 |
0,00161 |
0,00145 |
0,39620 |
0,401 |
132,873 |
0,190 |
136,099 |
0,00175 |
0,00997 |
1,01002 |
0,00150 |
0,20461 |
0,39415 |
0,00150 |
0,00133 |
0,36784 |
0,373 |
132,518 |
0,175 |
135,373 |
0,00176 |
0,01002 |
1,01007 |
0,00139 |
0,19140 |
0,36591 |
0,00139 |
0,00122 |
0,33948 |
0,344 |
132,166 |
0,160 |
134,653 |
0,00177 |
0,01007 |
1,01012 |
0,00128 |
0,17811 |
0,33767 |
0,00128 |
0,00111 |
0,31112 |
0,315 |
131,815 |
0,145 |
133,938 |
0,00178 |
0,01013 |
1,01018 |
0,00117 |
0,16474 |
0,30944 |
0,00117 |
0,00100 |
0,28276 |
0,286 |
131,466 |
0,130 |
133,229 |
0,00179 |
0,01018 |
1,01023 |
0,00106 |
0,15130 |
0,28121 |
0,00106 |
0,00089 |
0,25440 |
0,258 |
131,119 |
0,115 |
132,526 |
0,00180 |
0,01023 |
1,01028 |
0,00095 |
0,13778 |
0,25298 |
0,00095 |
0,00078 |
0,22603 |
0,229 |
130,774 |
0,101 |
131,828 |
0,00181 |
0,01029 |
1,01034 |
0,00083 |
0,12419 |
0,22475 |
0,00083 |
0,00067 |
0,19767 |
0,200 |
130,431 |
0,086 |
131,136 |
0,00182 |
0,01034 |
1,01039 |
0,00072 |
0,11052 |
0,19653 |
0,00072 |
0,00056 |
0,16931 |
0,172 |
130,089 |
0,072 |
130,449 |
0,00183 |
0,01039 |
1,01045 |
0,00061 |
0,09677 |
0,16830 |
0,00061 |
0,00045 |
0,14095 |
0,143 |
129,749 |
0,057 |
129,767 |
0,00184 |
0,01045 |
1,01050 |
0,00050 |
0,08296 |
0,14008 |
0,00050 |
0,00034 |
0,11259 |
0,114 |
129,411 |
0,043 |
129,091 |
0,00185 |
0,01050 |
1,01056 |
0,00039 |
0,06907 |
0,11186 |
0,00039 |
0,00022 |
0,08423 |
0,085 |
129,075 |
0,029 |
128,42 |
0,00185 |
0,01055 |
1,01061 |
0,00028 |
0,05511 |
0,08365 |
0,00028 |
0,00011 |
0,05587 |
0,057 |
128,740 |
0,014 |
127,755 |
0,00186 |
0,01061 |
1,01066 |
0,00017 |
0,04107 |
0,05543 |
0,00017 |
0,00000 |
0,02700 |
0,027 |
128,402 |
0,000 |
127,088 |
0,00187 |
0,01066 |
1,01072 |
0,00006 |
0,02671 |
0,02671 |
0,00006 |
Па |
Па |
; l=255.5 ; ; a=0.972 [1, стр. 604]
;
;
при хcp i ;
b=0.08724
28. Разбивается интервал изменения рабочих концентраций в колонне на участки, в пределах которых равновесную зависимость можно считать прямолинейной. Для каждого участка изменения концентраций определяется тангенс угла наклона равновесной линии
29. Рассчитывается коэффициент массопередачи для каждого участка изменения концентраций
30. Находятся числа единиц переноса для этих же участков изменения концентраций
31. Для найденных значений чисел единиц переноса вычисляют зна-
чение величины Сyi
32. Вычисляется среднее значение концентрации абсорбируемого компонента в абсорбенте для каждого участка
33. Для средних значений концентраций xср,i строится ряд прямых линий A1 C1; А2С2 ; A3C3 и т.д., параллельных оси ординат.
34. Рабочая концентрация газа на тарелке над жидкостью состава xср,i будет всегда меньше равновесной. Этим концентрациям будут соответствовать точки В1 ; B2 ; В3 и т.д., лежащие на отрезках A1 C1; А2С2 ; A3C3 , ниже точек А1 ;A2 ;A3 и т.д. Положения этих точек определяются из выражения
35. На диаграмме y-x от точек С на кривой равновесия откладываются найденные отрезки BC и через полученные точки В1;В2 ; В3 и т.д. наносится кривая, являющаяся кинетической линией процесса.
36. Между найденной кинетической и рабочей линиями проводится ступенчатое построение ломаной линии в пределах концентраций Хн и Хк . Число ступеней этой ломаной линии дает число тарелок абсорбционной колонны Nобщ
37. Общее сопротивление тарелок в колонне
38. Расчет числа люков:
Разместим люки через каждые 6 тарелок:
n=5.667
Принимаем 6 люков (1 люк над 34-й тарелкой)
38. Общая высота колонны определяется
мм
3.2. Выбор типа контактного устройства.
Контактное устройство по заданию - ситчатая тарелка. Выбираем тарелку ТС-Р2 для диаметра 1200 мм. Количество секций - 2, периметр слива L=884 мм, диаметр отверстия 5 мм, шаг между отверстиями - 10 мм
Приемный и сливной карманы занимают
10.53% плошали тарелки, суммарная
площадь всex отверстий - 10% [3, стр. 216]
Проверяем выбранное расстояние между тарелками: минимальное расстояние между ними должно быть равным:
Hmin= Hmin=0.073м
Выбранное расстояние
между тарелками Н=500м
4. Расчет проходного диаметра штуцеров и выбор фланцев
4.1 Штуцер для выхода смеси из колонны
Gc = Ls Gc = 443,9
Vc = Gc/ρc
dc = dc = 0,35м
где Vc-объемный расход смеси,м3/c;
wc – скорость потока, т.к. смесь поступает из колонны под напором, принимаем скорость потока равной 5 м/с.
Gc – массовый расход смеси, м3/с;
рc – плотность смеси кг/ м3 ;
Принимаем диаметр штуцера dc = 400 мм.
4.2 Штуцер для выхода газа из колонны.
=0,219 м3/с
=0,136
где: Vг – объемный расход газа, м3/с;
wг – скорость потока газа принимаем равным 15 м/с;
Vнг – объемный расход газа при нормальных условиях, м3/с;
Принимаем диаметр штуцера dг = 200 мм;
4.3 Штуцер для входа газовой смеси в колонну.
=0,169
где:
wгc – скорость потока газовой смеси принимаем равным 15 м/с;
Vгс – объемный расход газовой смеси, м3/с;
Принимаем диаметр штуцера dгс = 200 мм;
4.4 Штуцер для входа жидкости в колонну.
=0,482 м3/с
=0,35
где: Vж – объемный расход жидкости, м3/с;
wг – скорость потока жидкости принимаем равным 5 м/с;
Lа – мольный расход жидкости, кмоль/ч;
Принимаем диаметр штуцера dж = 400 мм;
4.5 Изготовление штуцеров и выбор фланцев.
Для упрощения конструктивных деталей колонны, будем изготовлять штуцера из отрезков труб соответствующих диаметров. Внешний вылет штуцеров составляет ≈1,5 от диаметра штуцера, внутренний ≈ 0,3. Чтобы предупредить попадание жидкости во внутреннее пространство штуцера, подающего циркуляционный пар, труба, из которой он изготовлен, обрезается под углом книзу.
К выступающим отрезкам труб привариваются фланцы плоские стальные [5, стр. 54]
5. Выбор насосов и вентиляторов
5.1 Вентилятор для подачи исходной газовой смеси:
Q = Vгв = 0.336 м3/с
Выбираем центробежный вентилятор марки Ц1-1450 [3, стр. 42, табл. 9].
5.2 Насос для подачи жидкостной смеси в колонну десорбции и насос для подач1 дкости в колонну абсорбции:
О = Vж = 0.482 м3/с
Выбираем осевой насос марки ОВ8-47 [3, стр. 40, табл. 4].
6. Расчет кожухотрубчатого теплообменника (водяного холодильника).
Расход жидкости из десорбера:
=479
Примем температуру воды на входе и выходе из холодильника:
Вода из десорбера, С: 40 à 20 tвд н = 40 °С tвд к = 40 °С
Охлаждающая вода, С 30 à 10 tов н = 10 °С tов к = 30 °С
Найдем среднюю разность температур:
Δtб = tвд н - tов к = 10 °С
Δtм = tвд к - tов н = 10 °С
= 10 °С
Свойства воды при средних температурах [4, стр. 512, табл. XXXIX]
Средние температуры охлаждающей жидкости:
t20 = 20 °С
Плотность:
ρ20 = 998 кг/м3
Теплоемкость:
с20 = 4190 Дж/кг·К с30 = 4180 Дж/кг·К
Теплопроводность:
λ20 = 0,599 Вт/м·К
Динамическая вязкость:
μ20 = 10-3 Па·с
Значение критерия Прандтля:
Рг20 = 7,02
6.2 Тепловой расчет
6.2.1 Тепловая нагрузка аппарата:
=42·106 Вт
6.2.2 Расход охлаждающей воды:
=502,9 кг/с
6.2.3 Предварительный расчет холодильника
Рассчитаем кожухотрубный
теплообменник с трубами
Зададимся значниями Re:
Re = 20000
d1 = 0.021 м
d2 = 0.025 м
Найдем коэффициенты теплоотдачи:
Pr = 5,42
Prст = 7,02
ε1 = 1 [4, стр. 157, табл. 4-3]
=112,4
=3307,8
Выберем теплообменник:
По каталогу ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШа, 1991г., «Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения» принимаем наиболее близкий к ориентированному значению площади поверхности теплообменник типа ТН, группа 101. исполнение 51-58, шестиходовой, с двумя эллиптическими крышками, диаметром кожуха 2200 мм, длиной труб - 6000мм, диаметром труб 25x2 мм и поверхностью теплообмена 1800 м2 - три штуки. [7]
Проводим поверочный расчет выбранного теплообменника:
L = 6 D = 2.2 м2
n = 3876 штук
1) В трубном пространстве:
=0,357 м/с
=9318,8
Pr=5.42
Prст = 7,02
ε1 = 1
=72.7
=2139.9
=1,899 м2
=0,265 м/с
=0,024 м
=6461,5
Pr=7,02
Prст = 5,42
εφ = 0,6
=85,2
=2042,4
λст = 17,5
=933,5
Поверхность теплообмена:
=4514,6 м2
Имеется запас по площади: (1800x3-4514.6)/4514.6= 19.6%
Запас по площади достаточный и не слишком велик, что экономически оправдано.
Толщина обечайки кожуха теплообменника по рекомендации каталога ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШа, 1991г., «Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения» принимаем 10 мм.
Диаметры штуцеров для входа и выхода охлаждающей воды но каталогу - 700 мм Диаметр штуцеров для входа и выхода охлаждаемой жидкости но каталогу - 500 мм
6.3 Расчет трубных решеток и фланцев кожуха.
Толщина трубной решетки, исходя из закрепления труб развальцовкой с обваркой, определяется из условия:
tp = 32 мм
Sp = 0,125 · dн + 5 Sp = 8.1 мм
где: dн – наружный диаметр трубы, равный 25 мм;
tp – шаг между трубами, равный 32 мм;
В соответствии с ГОСТ 28759.2 - 90 «Фланцы сосудов и аппаратов плоские приварные» для конденсатора с D = 2200 мм и Ру = 1 МПа толщина фланцев равна 40 мм. Так как фланцы у нас являются одной деталью с трубной решеткой, то толщина ее, соответственно, тоже 40 мм.
Список литературы:
1. В.М. Рамм. «Абсорбция гаэов».М., «Химия», 1976г.
2. «Расчет тарельчатых абсорбционных колонн» под ред. В А. Иванова, Москва, 1985. ;
3. «Основные процессы и аппараты химической технологии», пособие по проектированию под ред. Ю. И. Дытнерского. М, «Химия» 1991 г.
4. К.Ф. Павлов, П.
Г. Романков, А. А. Носков. «Примеры
и задачи по курсу процессов
и аппаратов химической
5. А. А. Лащинский,
А. Р. Толчинский. «Основы конструирования
и расчета химической
6 Отраслевой стандарт ОСТ 26-808-73.
7. Каталог «Кожухотрубчатые
теплообменные аппараты общего
и специального назначения». М„
8. Каталог «Емкостная стальная сварная аппаратура». М., «ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ», 1969г.
Содержание
Введение
Расчет тарельчатой абсорбционной колонны
Порядок расчета
Выбор типа контактного устройства
Расчет проходного диаметра штуцеров колонны и выбор фланцев
Выбор насосов и вентиляторов
Расчет кожухотрубчатого теплообменника
Определение данных для расчета
Тепловой расчет
Расчет трубных решеток и фланцев кожуха
Список литературы