Расчет насадочного абсорбера (2)

метки: Расчет, Абсорбер, Дытнерский, Сопротивление, Насадочный, Коэффициент, Поверхность, Труба

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидким поглотителем — абсорбентом. Если поглощаемый газ — абсорбтив — химически не взаимодействует с абсорбентом, то такую абсорбцию называют физической (непоглощаемую составную часть газовой смеси называют инертом, или инертным газом). Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то такой процесс называют хемосорбцией. В технике часто встречается сочетание обоих видов абсорбции.

Физическая абсорбция (или просто абсорбция) обычно обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора — десорбция. Десорбцию газа проводят отгонкой его в токе инертного газа или водяного пара в условиях подогрева абсорбента или снижения давления над абсорбентом. Отработанные после хемосорбции абсорбенты обычно регенерируют химическими методами или нагреванием.

Сочетание абсорбции и десорбции позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенный газ в чистом виде. Часто десорбцию проводить не обязательно, так как полученный в результате абсорбции раствор является конечным продуктом, пригодным для дальнейшего использования.

В промышленности абсорбцию применяют для решения следующих основных задач:

1) для получения готового продукта (например, абсорбция SО₃ в производстве серной кислоты, абсорбция НСL с получением хлороводородной кислоты, абсорбция оксидов азота водой в производстве азотной кислоты и т. д.); при этом абсорбцию проводят без десорбции;

2) для выделения ценных компонентов из газовых смесей (например, абсорбция бензола из коксового газа; абсорбция ацетилена из газов крекинга или пиролиза природного газа и т.д.); при этом абсорбцию проводят в сочетании с десорбцией;

3) для очистки газовых выбросов от вредных примесей (например, очистка топочных газов от SО₂ , очистка от фтористых соединений газов, выделяющихся при производстве минеральных удобрений и т.д.).

Очистку газов от вредных примесей адсорбцией используют также применительно к технологическим газам, когда присутствие примесей недопустимо для дальнейшей переработки газа (например, очистка коксового и нефтяного газов от НS, очистка азотоводородной смеси для синтеза аммиака от СО₂ и СО и т.д.).

в этих случаях извлекаемые из газовых смесей компоненты обычно используют, поэтому их выделяют десорбцией;

4) для осушки газов, когда 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), причем инертный газ и поглотитель являются только носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах и в этом смысле в массопереносе не участвуют.

Аппараты, в которых проводят процессы абсорбции, называют абсорберами.

Насадочные абсорберы получили наибольшее применение в промышленности. Эти абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой — твердыми телами различной формы. В насадочной колонне насадка укладывается на опорные решетки, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости, которая достаточно равномерно орошает насадку с помощью распределителя и стекает по поверхности насадочных тел в виде тонкой пленки вниз.

1.1 Определение массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя

Основные свойства природных газов

... Уравнения состояния газов используются для определения многих физических свойств природных газов. Уравнением состояния называется аналитическая зависимость между параметрами газа, описывающая поведение газа. Такими параметрами ... УВ более 150 г/м3 газ называют жирным. Газовые смеси характеризуются массовыми или молярными концентрациями компонентов. Для характеристики газовой смеси необходимо знать ее ...

Массу переходящего из газовой смеси в поглотитель этилового спирта М находят из уравнения материального баланса:

Пересчитаем концентрации и нагрузки по фазам в выбранной для расчета размерности: , Переведем мольные концентрации в массовые: , Уравнение равновесной линии процесса имеет вид: , Рассчитаем равновесные концентрации:

Конечную рабочую концентрацию спирта в воде определяем из уравнения материального баланса, используя данные по равновесию:

Отсюда:

Тогда

Находим расход инертной части газа:

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту : , Расход поглотителя (воды) равен: , Тогда соотношение расходов фаз, или удельный расход поглотителя, составит:

1.2 Расчет движущей силы

В насадочном абсорбере жидкая и газовая фазы движутся противотоком. Принимая модель идеального вытеснения, движущую силу определяют по формуле:

1.3 Расчет коэффициента массопередачи

Коэффициент массопередачи находят по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений:

поглотитель абсорбер массопередача

Для расчетов коэффициентов массоотдачи необходимо выбрать тип насадки и рассчитать скорости потоков в абсорбере. В качестве насадки выберем деревянную хордовую насадку. Характеристики данное насадки:

а = 48

1.4 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера

Предельную скорость газа, выше которой наступает захлебывание насадочных абсорберов, можно рассчитать по формуле:

Значение коэффициентов для хордовой насадки:

А=0, В=1.75

Решая это уравнение, получим

Рабочую скорость принимают равной 0,2 — 0,5 от предельной. Примем , Диаметр абсорбера находят из уравнения расхода: , Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера . При этом действительная рабочая скорость в колонне будет равна:

1.5 Определение плотности орошения и активной поверхности насадки .

Плотность орошения (скорость жидкости) рассчитывают по формуле:

При недостаточной плотности орошения и неправильной организации подачи жидкости поверхность насадки может быть смочена не полностью, а часть смоченной поверхности практически не участвует в процессе массопередачи.

Расчёт насадочного абсорбера

... N = 25×25×3 мм , коэффициент смачиваемости насадки Ψ = 0,7, отношение фиктивной скорости газа в абсорбере к скорости захлёбывания на- садки n = 80 ... C К  [5]. Page 11 11 Построение равновесной линии, Растворимость α газов в поглотителях выражается в приведённых к ... растворимости от давления (см. приложение). Для построения равновесной линии необходимо перевести растворимость, вы- раженную в 3 3 м ...

Существует некоторая минимальная эффективная плотность орошения , выше которой всю поверхность насадки можно считать смоченной. Для пленочных абсорберов ее находят по формуле:

В проектируемом абсорбере U выше U _min , поэтому коэффициент смачиваемости насадки ш=1.

Доля активной поверхности насадки может быть найдена по формуле:

1.6 Расчет коэффициентов массоотдачи

Для регулярных насадок коэффициент массоотдачи в газовой фазе можно найти из уравнения:

Отсюда , Критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке: , Коэффициент диффузии спирта в воздухе можно рассчитать по формуле: , Выразим в выбранной для расчета размерности: , Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе находят по уравнению: , Выразим в выбранной для расчета размерности: , Находим коэффициент массопередачи по газовой фазе :

1.7 Определение поверхности массопередачи и высоты абсорбере

Высота насадки, необходимая для создания этой поверхности:

1.8 Расчет гидравли ческого сопротивления абсорбера

Необходимость расчета гидравлического сопротивления обусловлена тем, что оно определяет энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер. Величину находят по формуле:

Гидравлическое сопротивление сухой насадки определяют по уравнению:

2.1 Расчет насоса

Подобрать насос для перекачивания воды при температуре 20°С. Расход . Геометрическая высота подъема жидкости 27м. длина водопровода на линии всасывания 10м, на линии нагнетания 40м. На линии нагнетания имеется один отвод под углом 90°.

а) Выбор трубопровода

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения воды, равную 2 м/с. Тогда диаметр трубопровода равен:

Примем, что трубопровод стальной, коррозия незначительная.

б) Определение потерь на трение и местные сопротивления.

Находим критерий Рейнольдса:

т.е. режим турбулентный. Абсолютную шероховатость примем .

Тогда

Далее получим

Т.о. в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет следует проводить по формуле: , Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений отдельно для всасывающей и нагнетательной линий. , Для всасывающей линии:

1. вход в трубу ( примем с острыми краями) =0,5

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:

Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле: , Для нагнетательной линии:

1. отвод под углом 90°: е=0,09 ( А=1, В=0,09)

2 .выход из трубы:

3. сопротивление подогревателя: е ₃ =1,5(входная и выходная камеры)

е ₄ =2,5 повороты между ходами

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на нагнетательной линии:

Потерянный напор на нагнетательной линии: , Общие потери напора:

в) Выбор насоса:

Находим напор насоса по формуле:

Подобный напор при заданной производительности обеспечивается центробежными насосами .Учитывая, что центробежные насосы широко распространены в промышленности ввиду достаточно высокого к. п. д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Расчет и проектирование воздушных линий электропередач

... kH - коэффициент, учитывающий неравномерность скоростного напора ветра по пролету; СХ - коэффициент лобового сопротивления, равный 1,1 ... механическая прочность проводов будет достаточной для условий проектируемой линии. По уравнению состояния провода выполняются расчеты ... этого задается точность расчета ?=0,01 даН/мм2. 0,377>0,01, следовательно расчет нужно продолжить, приняв в качестве нового ...

Полезную мощность напора определим:

Принимая (для центробежного насоса средней производительности), найдем мощность на валу двигателя:

По табл. 1.2[1] устанавливаем, что заданным подаче и напору больше всего соответствует центробежный насос марки X 20/50, для которого в оптимальных условиях работы Q=5.5-10 м ³ /с, Н = 44 м, = 0,5. Насос обеспечен электродвигателем АО2-52-2 номинальной мощностью Nн=13кВт, = 0,89. Частота вращения вала п= 48,3 (с^-1 ).

г) Определение предельной высоты всасывания.

По формуле рассчитаем запас напора на кавитацию:

Находим предельную высоту всасывания:

2.2 Расчет вентилятора

Примем скорость воздуха в трубопроводе . Тогда диаметр трубопровода находится по формуле:

Критерий Рейнольдса для потока в трубопроводе:

Примем, что трубы стальные, новые. Тогда ; далее получим:

Таким образом, расчет следует проводить для зоны смешанного трения:

Определим коэффициенты местных сопротивлений.

1. вход в трубу (принимаем с острыми краями):

2. задвижка:

3. выход:

4. сопротивление холодильника: е ₄ =1,5(входная и выходная камеры), е₅ =2,5(поворот между ходами)

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

Гидравлическое сопротивление трубопровода определим по формуле:

Избыточное давление, которое должен обеспечить вентилятор для преодоления гидравлического сопротивления аппарата и трубопровода, равно:

Полезная мощность вентилятора находим по формуле:

Принимая , найдем мощность на валу двигателя:

Устанавливаем, что полученным данным лучше всего удовлетворяет вентилятор В — Ц 14 — 46 — 6, который характеризуется Q=5,28, . Вентилятор обеспечен электродвигателем АО2-62-2 нормальной мощностью N=13кВт и

2.3 Расчет холодильник а

Газ, требующий охлаждения, имеет следующие характеристики:

Охлаждение осуществляется водой со следующими параметрами:

а) определение тепловой нагрузки:

б) расход воды определяем из уравнения теплового баланса:

в) среднелогарифмическая разность температур в теплообменнике:

г) ориентировочный выбор теплообменника.

Примем ориентировочное значение , соответствующее развитому турбулентному режиму течения в трубе. Очевидно, такой режим возможен в теплообменниках, у которых число труб, приходящееся на один ход по трубам диаметром , равно:

Для труб диаметром

Минимальное ориентировочное значение теплопередачи, соответствующее турбулентному течению теплоносителей, равно . При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит:

Выбранный теплообменник с близкой площадью имеет диаметр 800 мм. При этом они — многоходовые аппараты. В многоходовых теплообменниках средняя движущая сила несколько меньше, чем в одноходовых, вследствие возникновения смешанного взаимного направления движения теплоносителя. Соответствующую поправку для средней разности температур определим:. С учетом этих оценок ориентировочная поверхность составляет:

Расчет печи сопротивления

... конструкции. Расчет печи Провести тепловой расчет печи сопротивления для ... печи до 6500С со скоростью остывания не выше 200С/ч, после чего вал вынимается из печи. В период нагрева температурный перепад должен составлять не более 300С. Коэффициент ... аккумулированного загруженной печью, равно Так как расчеты приближенные, то ... работы различают ЭПС периодического действия или садочные, в которых цикл работы ...

Теперь проводим уточненный расчет:

д) уточненный расчет поверхности теплопередачи:

Коэффициент теплоотдачи:

Минимальное сечение потока в межтрубном пространстве , Коэффициент теплоотдачи к воде составит:

Поскольку жидкость органическая, примем термические сопротивление загрязнений равными 1/5800 м ² -К/Вт. Повышенная коррозионная активность жидкости диктует выбор в качестве материала труб нержавеющей стали. Теплопроводность нержавеющей стали = 17,5 Вт/(м-К).

Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений равна:

Коэффициент теплоотдачи равен:

Требуемая поверхность составляет:

При этом запас:

е) расчет гидравлического сопротивления.

Скорость жидкости в трубах:

Коэффициент трения рассчитывается по формуле:

где

Диаметр штуцеров к распределительной камере скорость в штуцерах:

Гидравлическое сопротивление трубного пространства равно:

Число рядов труб, омываемых водой в межтрубном пространстве ; округлим в большую сторону . Число сегментных перегородок х=4. диаметр штуцеров к кожуху , скорость воды в штуцерах:

Скорость воды в наиболее узком течении межтрубного пространства площадью , равна:

Сопротивление межтрубного пространства равно:

2.4 Расчет теплообменн ика — подогревателя

Газ, требующий охлаждения, имеет следующие характеристики:

Охлаждение осуществляется водой со следующими параметрами:

а) определение тепловой нагрузки:

б) расход воды определяем из уравнения теплового баланса:

в) среднелогарифмическая разность температур в теплообменнике:

г) ориентировочный выбор теплообменника.

Примем ориентировочное значение , соответствующее развитому турбулентному режиму течения в трубе. Очевидно, такой режим возможен в теплообменниках, у которых число труб, приходящееся на один ход по трубам диаметром , равно:

Для труб диаметром

Минимальное ориентировочное значение теплопередачи, соответствующее турбулентному течению теплоносителей, равно . При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит:

Выбранный теплообменник с близкой площадью имеет диаметр 200-400 мм. При этом они — многоходовые аппараты. В многоходовых теплообменниках средняя движущая сила несколько меньше, чем в одноходовых, вследствие возникновения смешанного взаимного направления движения теплоносителя. Соответствующую поправку для средней разности температур определим:. С учетом этих оценок ориентировочная поверхность составляет:

Теперь имеет смысл провести уточненный расчет:

д) уточненный расчет поверхности теплопередачи:

Коэффициент теплоотдачи:

Минимальное сечение потока в межтрубном пространстве , Коэффициент теплоотдачи к воде составит:

Поскольку жидкость органическая, примем термические сопротивление загрязнений равными 1/5800м ² -К/Вт. Повышенная коррозионная активность жидкости диктует выбор в качестве материала труб нержавеющей стали. Теплопроводность нержавеющей стали = 17,5 Вт/(м-К).

Расчет тарельчатого абсорбера для поглощения паров ацетона водой

... гидравлическим сопротивлением. В процессе выполнения курсового проекта были проведены расчёты: материального баланса, скорости газа и диаметра колонны, определение числа тарелок и механические расчеты. В результате расчетов я получил тарельчатый абсорбер ...

Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений равна:

Коэффициент теплоотдачи равен:

Требуемая поверхность составляет:

При этом запас:

е) расчет гидравлического сопротивления.

Скорость жидкости в трубах:

Коэффициент трения рассчитывается по формуле:

где

Диаметр штуцеров в распределительной камере скорость в штуцерах:

Гидравлическое сопротивление трубного пространства равно:

Число рядов труб, омываемых водой в межтрубном пространстве ; округлим в большую сторону . Число сегментных перегородок х=8. диаметр штуцеров к кожуху , скорость воды в штуцерах:

Скорость воды в наиболее узком течении межтрубного пространства площадью , равна:

Сопротивление межтрубного пространства равно:

Подобные документы

• Расчет массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя, движущей силы массопередачи, скорости газа, плотности орошения и активной поверхности насадки, коэффициентов массоотдачи, гидравлического сопротивления абсорбера, основных узлов и деталей.

  курсовая работа [974,1 K], добавлен 04.02.2011

• Определение массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя; выбор оптимальной конструкции тарелки. Расчет скорости газа, диаметра и гидравлического сопротивления абсорбера. Оценка расхода абсорбента и основных размеров массообменного аппарата.

  реферат [827,2 K], добавлен 25.11.2013

• Материальный баланс абсорбера. Расчет равновесных и рабочих концентраций, построение рабочей и равновесной линий процесса абсорбции на диаграмме. Определение скорости газа и высоты насадочного абсорбера. Вычисление гидравлического сопротивления насадки.

  курсовая работа [215,8 K], добавлен 11.11.2013

• Расчет насадочного абсорбера для улавливания аммиака. Описание абсорбционной установки. Определение количества поглощаемого газа и расхода абсорбента. Расчёт диаметра абсорбера, газодувки, насосной установки; тепловой баланс; гидравлическое сопротивление.

  курсовая работа [958,3 K], добавлен 10.06.2013

• Составление материального баланса и определение расхода воды. Определение диаметра абсорбера, плотности орошения и активной поверхности насадки, высоты абсорбера по числу единиц переноса. Критерий Прандтля для воды. Скорость воздуха в трубопроводе.

  курсовая работа [263,9 K], добавлен 01.04.2013