Расчет процесса абсорбции диоксида углерода раствором “Карсол” в агрегате получения аммиака

Расчёт насоса

Расчет диаметра трубопровода.

Примем скорость во всасывающей  и нагнетательной линии одинаковой и равной 2 м/с. Тогда диаметр трубопроводов  нагнетательной и всасывающей линии  будет одинаковым и рассчитываться по формуле:

 

                                                ,                                         (70)

V= м/с;

 

м/с.

Выбираем трубопровод по ГОСТу  Æ 57´2,5 мм – ВСт.3, с незначительной коррозией. [11]

Расчет потерь на трение и местные сопротивления.

Режим течения  определяется по формуле:

                                                ,                                              (71)

r = 1174кг/м³;

m = 0,7371 мПа∙с;

 Re > 2320 режим турбулентный.

Средне значение абсолютной шероховатости стенок труб е = 0,2мм.

Относительная шероховатость d_э/е = 50/0,2 = 250 . По графику находим значение коэффициента трения l = 0,0284 [52].

Сумма  коэффициентов  местных сопротивлений для всасывающей  линии:

∑ξ_вс=ξ₁+ξ₂=0,5+0,82=1,32

где ξ₁=0,5 –вход в трубу (с острыми краями);

ξ₂= 0,82 -прямоточный вентиль.

Тогда потери на трение и местные сопротивления  определяется формулой:

                           ,                                            (72)

 Па

Потери напора на всасывающей линии рассчитываются по формуле:

                                             ,                                                (73)

м.

Сумма  коэффициентов  местных сопротивлений для нагнетательной  линии:

∑ξ_н=ξ₁+ξ₂+ξ₃=1,0+0,82+0,15=1,97

 

где ξ  ₁= 1,0 - выход из трубы;

       ξ₂ = 0,82 - прямоточный вентиль;

       ξ₃ = 0,15 - отвод под углом 90⁰ (R₀/d=2).

Потери на трение и местные сопротивления  на нагнетательной линии  определяется формулой (93):

Па

Потери напора на нагнетающей линии рассчитываются по формуле :

м

Общие потери напора определяются по формуле:

                                                       Н_п = Н_вс + Н_н ,                                      (74)  

Н_п = 0,62 + 2,14 = 2,76 м

Расчет полного  напора, развиваемого насосом.

Рассчитывается  по формуле:

                                      ,                                                  (75)

где Н - полный напор, развиваемый насосом, м;

      р_а - атмосферное давление, Па;

      р_абс=р_а+р₂- абсолютное давление, Па (р₂-избыточное давление, Па);

      Н_г - геометрическая высота подачи воды, м;

      Н_п - общая потеря напора, м.

м

Расчет мощности, потребляемой двигателем.

Полезная  мощность рассчитывается по формуле:

                                                 N_п = VrgH,                                                            (76)

N_п = 0,42·1174·9,81·46,1 = 223кВт.

Для центробежного  насоса средней производительности примем h =h_пh_дh_н = 0,7. Тогда мощность,  потребляемая двигателем насоса, определяется по формуле:

                                                 N_дв = N_п/h,                                                             (77)

N_дв = 223/0,6 = 318 кВт

Выбор насоса по ГОСТу.

Устанавливаем, что по заданным производительности и напору следует выбрать центробежный многоступенчатый секционный насос марки ЦНС 180∙600 , характеристики которого приведены в таблице 15 [11].

Таблица 15 - Характеристики насоса и электродвигателя

Марка насоса	Q, м3/с	Н, м столба жидкости	n, с-1	hн	Nн , кВт
ЦНС 180∙500	5,0∙10-2	500	50	0,72	350

 

Определение предельной высоты всасывания.

Для центробежных насосов запас напора, необходимый  для исключения кавитации, рассчитывают по формуле:

                                                   Н_кав = 0,3·(Qn²)^2/3 ,                                  (78)

где n-частота вращения вала, с^-1.

 

Н_кав = 0,3·(0,05 ·50²)^2/3 = 7,5 м

Предельная  высота всасывания определяется по формуле:

                                      Н_вс£ А – h_t – Н_вс – Н_кав,                                        (79)

где А –  атмосферное давление, h_t  - давление насыщенного пара при соответствующей температуре [11].

h_t = 0,6 мм. вод. ст.

Н_вс£ 10,3- 0,6- 0,62 - 1,3 = 7,78 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

    В ходе выполнения курсовой работы были достигнуты поставленные цели : проведен расчет процесса  абсорбции диоксида углерода раствором “Карсол” в агрегате получения аммиака.

В ходе курсового  проекта проведен  анализ литературных источников, рассмотрены   физико-химические основы процесса абсорбции СO₂, выбрана технологическая схема. Проведен расчет процесса  абсорбции диоксида углерода раствором “Карсол” в агрегате получения аммиака.

Выполнен  расчет материального и теплового  балансов. Рассчитаны состав газа на выходе из аппарата,  его масса и объем, найдена температура газа на выходе из абсорбера.

Выполнен  расчет основного и дополнительного оборудования:

- Насадочный абсорбер  диаметром 3,4  м и высотой 47,2м. В качестве насадки используются керамические кольца Пааля размером 50х50х5 мм.

- Центробежный многоступенчатый секционный насос марки ЦНС 180∙600.

- Кожухотрубчатый теплообменник с U – образными трубами диаметром 1200 мм, с трубами 25х2 мм, длинна труб 9 м, число труб 1083 шт., поверхность теплообмена 961 м²

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Производство  аммиака / Под ред. В. П. Семенова. – М.: Химия, 1985. – 368 с.

2. Справочник  азотчика. Кн. 1. – М.: Химия, 1985. – 404 с.

3. Очистка  технологических газов / Под ред. Т.А. Семеновой, И.Л. Лейтеса. – М.: Химия, 1977. – 487 с.

4. Материалы  семинара по очистке газов  от H₂S и СО₂ абсорбентами на основе метилэтаноламина / Современные методы очистки газов от сероводорода и диоксида углерода // Химическая промышленность. – 2002. - №5. – С 7-16.

5. Н. И.  Елисеева., В. С. Войтик., В. С. Тихонов. Новая антипенная добавка к щелочным абсорбционным растворам для стадии очистки конвертированного газа от СО₂ // Химическая промышленность. – 1999. - №10.- С 28-29.

6. Малина И.К.  Развитие исследований в области синтеза аммиака. – М., Химия, 1993.- 190 с.      

7. Андреев Ф.А., Карган С.И., Козлов Л.И., Приставко В.Ф. Технология связанного азота. – М., 2008. – 384 с.

8. Кутепов А.М., Бондарева Т.И., Беренгартен М.Г. Общая химическая технология. – М., Высшая школа, 2000. – 520 с.

9. Патент РФ 2252063, МПК ⁷ B01D53/14. Способы очистки газовых смесей от диоксида углерода (варианты) и устройство для очистки газовых смесей от диоксида углерода (варианты)/  Бадалян Г.П. Гридин И.Д. Гридин Р.И. Еремин В.И.; заявитель и патентообладатель Закрытое акционерное общество Научно-производственная компания "Интергаз". - 2004119376/15; заявл. 28.06.2004; опубл. 28.06.2004. – 14с.

10. Синтез аммиака / Под ред. Л.Д. Кузнецова. – М. : Химия, 1982. – 296 с.

11. Дытнерский Ю.И, Борисов Г.С, Брыков В.П. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 2008.-496с.

12. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1987. – 576с.

13. Кузнецов А.А., Судаков Е.Н. Расчеты основных процессов и аппаратов   

    переработки углеводородных газов, 1983.- М.: Химия. – 224с.