125257 (Проектирование абсорбционной установки), страница 4

В зависимости от степени поглощения газа поглотителем строим рабочую линию. Используя значения , , и . Значения и определим по формулам (2.6) и (2.7).

(2.6),

(2.7),

относит масс долей

относит масс долей

Доводим конечную концентрацию до 3,5 10^-6

Из графика определяем, что количество тарелок в колонне равно 20.

4.2 Материальный баланс

Определим секундный расход газа, воспользовавшись формулой (2.8).

(2.8),

По формуле (2.9) определим массовый расход газа.

ρ_г (2.9),

Используя формулу (2.10) определим плотность газа.

ρ_г = ρ_в = (2.10),

ρ_г

Определим расход поглотителя по формулу (2.11).

(2.11),

Используя формулу (2.12) определим объёмный расход поглотителя.

(2.12),

4.3 Тепловой баланс

Процесс абсорбции сопровождается выделением тепла.

Определим температуру газа на выходе из абсорбера, вычислив её по формуле (2.13).

(2.13),

Определим теплоту растворения газа в воде по формуле (2.14)

(2.14),

Из справочника находим значение

^оС

^оС

Так как разница между теплотой газа на входе и выходе незначительна, то, предусматривать отвод тепла нет необходимости.

4.4 Конструктивный расчет

Определим диаметр колонны по формуле (3.1)

(3.1),

Воспользовавшись формулой (3.2) найдём оптимальную скорость газа в колонне.

(3.2),

Из ряда стандартных диаметров принимаем диаметр колонны, равный 2200мм.

Уточним скорость газа.

Определим высоту колонны, вычислив её по формуле (3.3).

(3.3),

при D = 2400 из справочника выписываем значения:

Высоту тарельчатой части колонны определим, используя формулу (3.4).

(3.4),

4.5 Подбор стандартных конструктивных элементов

4.5.1 Подбор крышки и днища

Внутренний диаметр равен 2400 м

Высота борта равна 50 мм

Высота эллиптической части равна 600 мм

Внутренняя поверхность равна 6,63 м²

Внутренняя емкость равна 2,037 м³

Толщина стенки равна20 мм

Масса равна 1058 кг

4.5.2 Подбор тарелок

В барботажные абсорберах поверхность соприкосновения фаз развивается потоками газа, распределяющегося в жидкости в виде пузырьков и струек. Такое движение газа, называемое барботажем, осуществляется в тарельчатых колоннах с колпачковыми, ситчатыми или провальными тарелками.

Особенностью тарельчатых колонн является ступенчатый характер проводимого в них процесса – газ и жидкость последовательно соприкасаются на отдельных ступенях (тарелках) аппарата.

В зависимости от диаметра колонные аппараты изготовляют с тарелками различных типов. В колонну диаметром 2400 мм можно установить колпачковые тарелки типа ТСК-1.

Технические характеристики колпачковых тарелок типа ТСК-1 при диаметре, равном 2400 мм.

Свободное сечение колонны – 4,52 м²

Длина линии барботажа – 52,8 м

Периметр слива – 1,775 м

Свободное сечение тарелки – 0,557 м²

Относительная площадь для дохода паров – 12,3%

Масса - 240,8 кг

4.6 Расчет штуцеров

Подсоединение трубопроводов к сосудам и аппаратам осуществляется с помощью вводных труб или штуцеров. Штуцерные соединения могут быть разъемными (резьбовыми, фланцевыми, сальниковыми) и неразъемными (сварными, паяными, клеевыми). Наиболее распространены разъемные соединения с помощью фланцевых штуцеров. Стальные фланцевые штуцера представляют собой короткие куски труб с приваренными к ним фланцами либо с фланцами, удерживающимися на отбортовке, либо с фланцами, откованными за одно со штуцером. В зависимости от толщины стенок патрубки штуцеров могут быть тонкостенными и толстостенными. Типы штуцеров зависят от номинального (условного) давления и температуры среды.

Диаметр штуцеров рассчитывается по формуле:

Поскольку производительность колонны велика, поэтому для подачи и отвода газового потока предусматриваем по 3 штуцера.

,

,

К проектированию согласно для подачи и отвода газовой смеси примем из углеродистой стали наружным диаметром и толщиной стенки

4.7 Расчет массы аппарата. Подбор опор

Химические аппараты устанавливают на фундамент чаще всего с помощью опор. Аппараты, работающие в горизонтальном положении, независимо от того, где их монтируют (внутри помещения или вне его), устанавливают на седловых опорах. Аппараты вертикального типа, размещаемы на открытых площадках, оснащают юбочными опорами - цилиндрическими или коническими. Чаще всего юбочные опоры применяют для аппаратов колонного типа. Аппараты, устанавливаемые в помещении, могут монтироваться либо на подвесных лапах, либо на стойках.

Если аппарат устанавливают на полу того или иного этажа, то при соотношении высоты колонны к ее диаметру меньшим 5 используют опорные стойки, которые могут быть вертикальными или наклонными, круглого или некруглого сечения. Опорные стойки круглого сечения применяют, как правило, для аппаратов малых объемов. Чтобы сохранить прочность обечаек и днищ аппаратов при воздействии на них опорных нагрузок, между опорой и элементами аппарата иногда помещают специальную прокладку.

Число опор, определяемое конструктивными соображениями, проверяют расчетным путем: стоек должно быть не менее трех.

Масса колонны рассчитывается по формуле

Масса тарелок рассчитывается по формуле

Масса максимальной загрузки колонны рассчитывается по формуле

Масса максимальной нагрузки на опоры рассчитывается по формуле

Переведем нагрузку в Мега Ньютоны

Химические аппараты устанавливают на фундаменты чаще всего с помощью опор.

Аппараты вертикального типа с соотношением , размещаемые на открытых площадках, оснащают так называемыми юбочными опорами – цилиндрической или конической формы.

Так как соотношение , то мы вынуждены применить в качестве опоры юбочную цилиндрическую.

Юбочные опоры бывают цилиндрические или конические. Чаще всего цилиндрические юбочные опоры применяют для аппаратов колонного типа.

Конструкция юбочных опор позволяет устанавливать вертикальные колонны большой высоты и надежно фиксировать

Заключение

В данной работе была спроектирована абсорбционная установка с разработкой тарельчатой колонны для извлечения сероводорода из его смеси с воздухом. Целью проекта является подбор контактных устройств, обеспечивающих непрерывное взаимодействие стекающей вниз жидкости и поднимающегося вверх газа.

Для извлечения сероводорода из его смеси с воздухом в качестве поглотителя была использована вода, так как вода является наиболее выгодным с экономической и химической точки зрения поглотителем.

В ходе проектирования были выполнен технологический расчет, а именно:

– материальный баланс тарельчатой колонны;

– тепловой баланс колонны;

– конструктивный расчет аппарата.

В материальном балансе данной абсорбционной установки был определен расход поглотителя, общий и удельный.

В тепловом балансе в ходе расчетов была найдена температура жидкости на выходе из абсорбера, а также приращение температуры на выходе потока из аппарата, вследствие чего было установлено, что предусматривать отвод тепла нет необходимости.

В конструктивном расчете осуществлен подбор стандартных элементов: выбор днища и крышки, масса которых 842 кг, подбор тарелок (в данном случае колпачковые типа ТСК-Р), расчет штуцеров, диаметр которых 700 и 250мм, рассчитана масса колонны и выбрана опора для неё, определено число реальных тарелок, равное 27. А также определены основные габаритные размеры аппарата: диаметр колонны – 2800 мм, высота цилиндрической части равна 19800 мм.

Курсовой проект включает 2 чертежа: 1 – Технологическая схема установки; 2 – Общий вид аппарата.

Список использованной литературы

1 Альперт Л.З. Основы проектирования химических установок / Л.З. Альперт. – М.: Высшая школа, 1989. – 304 с.

2 Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие для техникумов / Н.И. Гельперин. – М.: Химия, 1981. – 812 с.

3 Доманский И.В. Машины и аппараты химических производств / И.В. Доманский, В.П. Исаков, Г.М. Островский, В.Н. Соколов: под ред. В.Н. Соколова. – Ленинград: Машиностроение, 1982 г. – 384 с.

4 Захарова А.А. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие для вузов / А.А. Захарова, Л. Т. Бахшиева, Б. П. Кондауров: под ред. А.А Захаровой. – М. : Издательский центр «Академия», 2006 г. – 528 с.

5 Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для техникумов / И. Л. Иоффе. – Ленинград: Химия, 1991. – 351 с.

6 Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. – М.: Машиностроение, 1963. – 572 с.

7 Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – Ленинград: Химия, 1987. – 575 с.

8 Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие для техникумов / А.Н. Плановский, В.М. Рамм, С.З. Каган. – М.: Госхимиздат, 1962. – 844 с.

9 Романков П.Г. Процессы и аппараты химической промышленности: учеб. пособие для техникумов / П.Г. Романков, М.И. Курочкина, Ю.Я. Мозжерин. – Ленинград: Химия, 1989. – 560 с.

10 Соколов В.Н. Машины и аппараты химических производств / В.Н. Соколов. – Ленинград: Машиностроение, 1982. – 453 с.

42