Расчет абсорбера

б) Барботажные абсорберы, в которых поверхность контакта развивается потоками газа, распределяющегося в жидкости в виде пузырьков и струек. Такое движение газа (барботаж) осуществляется путем пропускания его через заполненный жидкостью аппарат (сплошной барботаж) либо в аппаратах колонного типа с различного типа тарелками. Подобный характер взаимодействия газа и жидкости наблюдается также в насадочных абсорберах с затопленной насадкой.

В эту же группу входят барботажные  абсорберы с перемешиванием жидкости механическими мешалками. В барботажных  абсорберах поверхность контакта определяется гидродинамическим режимом (расходами газа и жидкости).

в) Распыливающие абсорберы, в которых поверхность контакта образуется путем распыления жидкости в массе газа на мелкие капли. Поверхность контакта определяется гидродинамическим режимом (расходом жидкости). К этой группе относятся абсорберы, в которых распыление жидкости производится форсунками (форсуночные, или полые, абсорберы), в токе движущегося с большой скоростью газа (скоростные прямоточные распыливающие абсорберы) или вращающимися механическими устройствами (механические распыливающие абсорберы).

Приведенная классификация абсорбционных  аппаратов является условной, так как отражает не столько конструкцию аппарата, сколько характер поверхности контакта. Один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может оказаться при этом в разных группах. Например, насадочные абсорберы могут работать как в пленочном, так и в барботажном режимах. В аппаратах с барботажными тарелками возможны режимы, когда происходит значительное распыление жидкости и поверхность контакта образуется в основном каплями.

Из различных типов аппаратов  в настоящее время наиболее распространены насадочные и барботажные тарельчатые абсорберы. При выборе типа абсорбера нужно в каждом конкретном случае исходить из физико-химических условий проведения процесса с учетом технико-экономических факторов.

1.4. Основание выбора проектируемого  абсорбера  

 

Все перечисленные типы абсорберов имеют свои достоинства  и недостатки. Поверхностные абсорберы малоэффективны и имеют ограниченное применение, главным образом для абсорбции небольших количеств хорошо растворимых газов.

 Преимуществом распылительных  абсорберов является их простота  и дешевизна, низкое гидравлическое  сопротивление, а недостатками  – дополнительные затраты энергии на распыление жидкости, большая плотность орошения и трудность регулирования подачи большого количества жидкости

 Преимуществом барботажных  абсорберов является хороший  контакт между фазами и возможность  работы при любом, в том числе  и низком, расходе жидкости, кроме того в барботажных абсорберах легко осуществить отвод теплоты. Основной недостаток барботажных абсорберов сложность конструкции и высокое гидравлическое сопротивление. [1].

1.5. Техника безопасности при  обслуживании абсорбера

 

При проектировании и эксплуатации установки необходимо руководствоваться ГОСТ 12.3.002–75 ССБТ “Процессы производственные. Общие требования безопасности”.

На каждом производстве должны иметься  специфические нормативно – технические  документы по безопасности труда, применению и хранению вредных веществ, включающие данные о токсилогических характеристиках вредных веществ и указания о средствах коллективной и индивидуальной защиты, отвечающих требованиям ГОСТ 12.4.001–75 ССБТ “Средства защиты работающих. Классификация”.

Предьявляемые требования к оборудованию:

1. Герметичность аппаратуры. Технологическая аппаратура и коммуникации, предназначенные для работ со взрывоопасными и вредными продуктами, должны быть герметичными. Герметизирующие устройства всех агрегатов необходимо систематически осматривать и в местах нарушения герметичности их следует немедленно исправить.

2. Расположение оборудования. Расположение оборудования должно обеспечивать безопасность и удобство его обслуживания и ремонта.

При установке оборудования необходимо предусматривать:

а) основные проходы в местах постоянного  пребывания работающих, а также по фронту обслуживания щитов управления (при наличии постоянных рабочих мест) шириной не менее 2 м;

б) основные проходы по фронту обслуживанию аппаратов, имеющие “гребенки” управления, местные контрольно – измерительные  приборы при наличии постоянных рабочих мест, шириной не менее 1,5 м;   

в) проходы между аппаратами, а  также между аппаратами и стенами  помещений, при необходимости кругового обслуживания шириной не менее 1м;

г) проходы для осмотра и периодической  проверки и регулировки аппаратов и приборов шириной не менее 0,8 м;

3. Наличие ограждающих устройств. При расположении обслуживаемого оборудования (технологических аппаратов, приборов, арматуры и др.) на высоте более 1,8 м для доступа к нему должны быть устроены стационарные лестницы с перилами и площадки с ограждением [5].

       4. Проведение испытаний на герметичность. Арматуру, приборы и средства автоматизации на герметичность на стендах. Технологические аппараты и коммуникации проверяют на герметичность на месте при полной сборке схемы.

5. Нанесение условных обозначений. На каждый технологический аппарат должен быть нанесен номер, соответствующий его номеру на технологической схеме.

На фирменную табличку должны быть нанесены:

1 - товарный знак или наименование  предприятия-изготовителя;

2 - наименование или обозначение  сосудов;

3 - порядковый номер  сосуда по системе нумерации  предприятия-изготовителя;

4 - год изготовления

5 - рабочее давление, МПа (кгс/см2);

6 - расчетное давление, МПа (кгс/см2);

7 - пробное давление, МПа (кгс/см2)

8 - допустимая максимальная и  (или) минимальная рабочая температура стенки, С;

9 - масса сосуда, кг.

Вследствие работы абсорбционного аппарата могут возникать следующие опасности:

- разгерметизация разъемных соединений;

- появление трещин и свищей  в сварных соединениях;

- образование накипи внутри  трубок греющей камеры и, как  следствие, разрыв трубок;

- коррозия стенок аппарата т.е.  уменьшение толщины стенки аппарата(действительная толщина стенки аппарата меньше допускаемой);

- отложение солей на внутренних  частях аппарата и вследствие  этого, нарушение технологического процесса.

Чтобы предотвратить возникновение данных опасностей, необходимо проводить периодический осмотр аппарата в рабочем и нерабочем состоянии, периодически проводить очистку внутренних частей аппарата, а также его ремонт. Перед пуском аппарата в эксплуатацию необходимо проводить внутренний осмотр, гидро- и пневмоиспытания аппарата. Ремонт аппарата и его элементов во время работы не допускается. Обслуживающий персонал обязан строго выполнять инструкции по режиму работы аппарата и безопасного его обслуживания и своевременно проверять исправность действия арматуры, контрольно–измерительных приборов и предохра-нительной арматуры.

Работа аппарата должна быть остановлена  в случаях, рассмотренных выше, а  также предусмотренных инструкцией, в частности:

а) при повышении давления в аппарате выше разрешенного, несмотря на

соблюдение всех требований, указанных  в инструкции;

б) при неисправности предохранительных  клапанов;

в) при обнаружении в основных элементах аппарата трещин, выпучин, значительного утончения стенок, пропусков или потения в сварных швах, течи в болтовых соединениях, разрыва прокладок;

г) при возникновении пожара, непосредственно  угрожающего аппарату под давлением;

д) при неисправности манометра  и невозможности определить давление по другим приборам;

е) при неисправности или неполном количестве крепежных деталей крышек и люков;

ж) при неисправности указателя  уровня жидкости;

з) при неисправности предохранительных  блокировочных устройств;

и) при неисправности (отсутствии) предусмотренных проектом контрольно – измерительных приборов и средств автоматики.

В проектируемом производстве имеются  следующие потенциальные опасности  в соответствии с ГОСТ 12.0.003 – 74 «Опасные и вредные производственные факторы. Классификация»:

1. Токсичность. Для предупреждения отравления, все стадии технологического процесса проводятся в условиях полной автоматизации.

Значительно уменьшает опасность  отравления и то, что колона размещена на открытой площадке.

2. Опасность поражения электрическим током. Источником воздействия могут быть все токоведущие части оборудования. Опасное и вредное воздействие на людей электрического тока, электрической дуги и электромагнитных полей проявляются в виде профессиональных заболеваний. Проходя через организм человека электрический ток вызывает ожоги, нагрев кровеносных сосудов, нервов, разложения крови, раздражение и возбуждение живых тканей организма, а также полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

3. Опасность работы на высоте. Колона находится на высоте 24 метра, поэтому предусмотрены меры безопасности при работах на высоте согласно ГОСТ 12.4.089 – 86 «Система стандартов безопасности труда. Строительство.»

Общие меры безопасности:

1. При выполнении работ на установке при ее эксплуатации руководствоваться настоящим Руководством и инструкциями по технике безопасности, действующими на станции.

2. Для сборки, разборки оборудования в технологических блоках применять специальный инструмент, находящийся в комплекте запчастей и приспособлений, применение которого исключает образование искр. Проведение сборки и разборки оборудования без указанных инструментов и приспособлений ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

3. ЗАПРЕЩАЕТСЯ производить подтяжку болтовых соединений цилиндров, аппаратов и трубопроводов, находящихся под давлением.

4. В зимнее время периодически очищать площадки обслуживания и входные площадки от снега и льда.

5. Предохранительные клапаны и манометры, установленные на установке, должны быть проверены на соответствие рабочим параметрам и опломбированы.

6. Эксплуатация оборудования и приборов с истекшим сроком испытаний и проверки ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

7. При проведении гидравлических испытаний насосом с электроприводом должно быть установлено автоматическое устройство, исключающее подъем давления выше Рпр (например, электроконтактный манометр).

8. НЕ ДОПУСКАЕТСЯ эксплуатация установке без штатных ограждений, кожухов и защитных решеток.

9. Во время работы технологического оборудования в помещениях станции может находиться только обслуживающий персонал. Присутствие посторонних лиц ЗАПРЕЩАЕТСЯ. ЗАПРЕЩАЕТСЯ курение на территории установке.

10. Противопожарные средства должны быть исправны, и находиться на своих местах. Зарядный вес огнетушителей должен проверяться один раз в месяц. Обслуживающий персонал станции должен быть обучен пользованию противопожарными средствами.

 

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Технологический расчет

 

Количество  инертного газа (воздуха) составляет при нормальных условиях:

[м³/ч]                                   (2.1)

                                            (2.2)

где - производительность абсорбера;

      кг/м³- плотность инертного газа (воздуха) при нормальных условиях

      - начальная концентрация смеси

 м³/ч

кг/ч=3,33 кг/с

Относительные массовые составы газовой смеси  фазы определяются по формуле:

                                      (2.3)

Заменив в  ней величины давления и пропорциональные объемные содержания:

,                                       (2.4)

где  М_К=17,03 и М_Н=29- молекулярные массы компонента и носителяносителя;

Конечная концентрация находится по формуле, если известна степень извлечения:

                                         (2.5)

где - степень извлечения аммиака в воде:

Количество  поглащенного ацетона

кг/ч=0,13 кг/с

Принимая теплоемкость воды С=4185 Дж/(кг·К), дифференциальную теплоту растворения аммиака в воде Дж/кг, рассчитывается температура жидкости

                                     (2.6)

где -температура поступающей воды

                       (2.7)

Задаваясь рядом  значений х находим  и рассчитываем соответствующие величины коэффициента пропорциональности .

Далее находим равновесное парциальное давление по уравнению

                                            (2.8)

Уравнение линии  равновесия приймет вид

                               (2.9)

Результаты  расчетов по формулам 2.6-2.9 сводятся в  таблицу 

Х	0	0,005	0,01	0,015	0,02
	20	22,5	25	27,4	29,9
, мм рт. ст.	0	662	809	882	1000
, мм рт. ст.	0	3,31	8,09	13,23	20
	0	0,0026	0,0063	0,0104	0,0159