Глава 1.Физическая сущность процесса
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ (РАБОТЕ)
по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»
____________КП 171200.08.000 ПЗ___________
обозначение документа
Проект выполнил
Студент гр.АПХП -22 __________С.С. Доровских подпись, и.о. фамилия
Нормоконтролер _________к.х.н. Е.А. Пазников
подпись, должность и.о. фамилия
 |
Задание
Рассчитать установку для очистки воздушной смеси в количестве G=2600 м3/ч при нормальных условиях от хлора. Содержание хлора в воздухе - y=5,6%(об.). Начальное содержание поглощаемого компонента в абсорбенте - хн=0. Степень извлечения компонента - α=96%. Температура поступающей в абсорбер газовой смеси - tсм=100 °С. Температура поступающей в абсорбер воды - tв=25 °С. Давление в абсорбере - атмосферное. Расход воды на - β=26% больше минимального. Тип абсорбера - насадочный.
Выбрать схему установки, рассчитать вспомогательное оборудование. 
Оглавление
Задание 2
Условные обозначения 4
Введение 7
Глава 1. Физическая сущность процесса 8
Глава 2. Технологическая схема абсорбера и ее описание 11
Глава 3. Выбор основного аппарата для проведения процесса 12
Глава 4. Выбор конструкционного материала аппарата 14
Глава 5. Технологический расчет аппарата 15
Глава 6. Механический расчет аппарата на прочность 22
6.1 Расчет обечайки 22
6.2 Подбор штуцеров 23
6.3 Расчет эллиптической крышки 23
6.4 Подбор насадочных решеток и тарелок 24
6.5 Расчет ветровой нагрузки 24
6.6 Расчет аппарата на сейсмическую нагрузку 27
6.7 Расчет опор аппарата 27
Глава 7. Расчет и подбор вспомогательного оборудования 29
7.1 Расчет емкостей 29
7.2 Расчет насоса 29
7.3 Расчет холодильника 31
Глава 8. Методы интенсификации процесса 32
8.1. Определение лимитирующей стадии данного процесса 32
8.2. Общие направления интенсификации процесса 32
Заключение 33
Список литературы 34
 |
Условные обозначения:
М - производительность абсорбера по поглощаемому компоненту;
- расход воздуха, м3/с;
- равновесная концентрация поглощаемого компонента в поглотителе, соответствующая концентрации его в газовой фазе на входе в абсорбер, % об.;
- начальная концентрация компонента в поглотителе, % об.;
- плотность воздуха при рабочих условиях, кг/м3;
, 
- соответственно плотность и вязкость газовой среды при рабочих условиях, Па с;
, 
- соответственно плотность и вязкость жидкой среды при рабочих условиях, кг/м3, Па с;
- удельная поверхность насадки, м2/м3;
- фиктивная скорость газа в абсорбере, м/c;
- свободный объем насадки, м3/м3 ;
L - массовый расход жидкости, м3/с ;
Lmin- минимальный расход поглотительной жидкости , м3/с ;
- коэффициент молекулярной диффузии поглощаемого компонента в газе, м2/с;
- коэффициент молекулярной диффузии поглощаемого компонента в жидкости, м2/с;
, 
-критерий Рейнольдса для газовой и жидкой фаз;
, 
- критерий Нуссельта для газовой и жидкой фаз;
, 
-критерий Прандтля для газовой и жидкой фаз;
g-ускорение свободного падения, м/с2;
- абсолютное давление, кгс/см2;
- температура, К;
- мольные объемы газов А и В, определяемые как сумма атомных объемных элементов, входящих в состав газа; 
- мольные массы газов А и В;
- эквивалентный диаметр насадки, м;
- коэффициент смоченности насадки;
- плотность орошения насадки, м3/(м2с);
- площадь поперечного сечения абсорбера;
- коэффициенты, зависящие от свойств растворенного вещества и растворителя;
-температурный коэффициент;
-коэффициент массоотдачи в жидкой фазе;
-коэффициент массоотдачи в газовой фазе;
- приведенная толщина пленки, м;
-коэффициент массопередачи, 
;
-средняя движущая сила по газовой фазе, 
;
- движущая сила абсорбции в нижней и верхней частях абсорбера, определяемые по при помощи диаграммы 
, ;
- требуемая поверхность массопередачи для проведения процесса абсорбции, м 2;
- объем слоя насадки, необходимый для создания найденной поверхности, м3;
- требуемая высота слоя насадки для проведения процесса, м;
- внутренний диаметр обечайки, мм;
- расчетное давление, МПа;
- рабочее избыточное давление среды, МПа;
g – ускорение свободного падения, м/с2;
- плотность столба жидкости, кг/м3;
- высота столба жидкости, м;
- предел прочности, МПа; 
- запас прочности;
- коэффициент прочности сварного шва;
′ - номинальная расчетная толщина стенки, мм;
- толщина стенки, мм;
- номинально допускаемое напряжение, МПа;
Ск – запас на коррозию, мм;
С0 – прибавка на округление размера, мм;
Dу – диаметр трубопровода, м;
Q – объемный расход, м3/с;
w -корость,м2/с.
Введение
В химической технологии широко распространены и имеют важное значение процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. Путем переноса одного или нескольких компонентов из фазы в фазу можно разделять как гетерогенные так и гомогенные системы (газовые смеси, жидкие растворы и др.), причем наиболее часто процессы массопередачи используют для разделения гомогенных систем.
Процессы массопередачи обычно обратимы. Причем направление перехода вещества определяется концентрациями вещества в фазах и условиями равновесия.
Абсорбция относится к первой группе процессов массопередачи – процесс, в котором участвуют минимально три вещества: одно образует первую фазу, другое – вторую фазу, а третье представляет собой распределяемое между фазами вещество. Вещества, составляющие каждую из фаз, являются лишь носителями распределяемого вещества и сами не переходят из фазы в фазу.
В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для очистки этих смесей от примесей.
Области применения абсорбционных процессов в химической и смежных отраслях промышленности весьма обширны: Получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью, разделение газовых смесей для выделения одного или нескольких ценных компонентов смеси, очистка газа от примесей вредных компонентов, улавливание ценных компонентов из газовой смеси для предотвращения их потерь, а также по санитарным соображениям.
Выбор способа разделения газа определяется технико-экономическими соображениями. Обычно абсорбция предпочтительнее в тех случаях, когда не требуется очень полного извлечения компонента.
Глава 1.Физическая сущность процесса.
В промышленности широкое использование получили процессы массообмена. Они используются для решения задач разделения жидких и газовых смесей, концентрирования, защиты окружающей среды (очистка сточных вод и отходящих газов).
В частности, для получения готового продукта, разделения смесей, улавливания ценных компонентов в химической технологии, также для очистки и обесцвечивания растворов в пищевой промышленности используются процессы абсорбции, ректификации и охлаждения газа.
Одним из способов практической реализации таких процессов является использование аппаратов насадочного типа. В этом случае в качестве поверхности контакта двух фаз (массообменной поверхности) выступает поверхность инородных тел – насадка, которую укладывают различными способами.
Вертикальный аппарат, заполненный насадочными телами, называется насадочной колонной.
В насадочных колоннах для создания развитой поверхности контакта фаз газ пропускают через колонну с насадкой, орошаемую жидкостью. Жидкость стекает по насадке в виде пленки, газ движется противотоком. Наибольшее распространение получила керамическая насадка в форме колец различного размера. Такая насадка называется кольцевой (кольца Рашига).
Кольца в колонне могут быть уложены в определенном порядке (рядами, установленными на торец) или засыпанными в навал. В первом случае насадку называют «регулярной» или «упорядоченной», во втором – «беспорядочной». Высота слоя насадки в свою очередь определяет рабочую высоту насадочной колонны.
Насадочные колонны с высокоэффективной и сравнительно недорогой насадкой при правильной организации гидродинамического режима во многих случаях оказываются экономичными для переработки высоко агрессивных и вязких продуктов. Контакт газа и жидкости в насадочной колонне, во время которого происходит обмен веществами или теплом между фазами, происходит в основном на смоченной поверхности насадки. В силу различных причин (недостаточное или неравномерное орошение, загрязнение части насадочных тел и т.д.), часть насадки во время работы остается не смоченной, что уменьшает поверхность контакта фаз. При некоторых условиях в слое насадки возможен барботаж, который увеличивает поверхность контакта фаз. Поэтому действительная поверхность контакта фаз отличается от физической поверхности насадки.
Основным показателем работы насадочной колонны является гидравлическое сопротивление, которое определяет энергетические затраты на перемещение газа через аппарат и служит важным показателем режима работы и состояния насадки в колонне.
Глава 2. Технологическая схема
Технологическая схема процесса представлена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1-Технологическая схема процесса
Поступающий на абсорбцию газ подается в нижнюю часть колонны 1.1, предварительно поступая в холодильник 4, где охлаждается, равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент. Вода подается насосом 2 в верхнюю часть колонны 1.15 и равномерно распределяется по поперечному сечению абсорбера с помощью питающей тарелки. В колонне осуществляется противоточное взаимодействие газа и жидкости. Очищенный газ выходит из колонны 1.1 и направляется в колонну 1.2 и т.д. Вода из колонны 1.15 поступает с помощью насоса в колонну 1.14 и т.д., в конечном итоге собирается в промежуточную емкость 3.