Курсовая работа: Технологический расчет абсорбера для поглощения целевого компонента из газовой смеси

Содержание











Введение

Абсорбция представляет собой массообменный процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени.
На практике абсорбции подвергают большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, компоненты которых могут поглощаться данным поглотителем в значительных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами, а непоглощаемые - инертным газом. Во многих случаях поглотитель представляет собой раствор активного компонента, вступающего в химическую реакцию с абсорбируемым веществом.
При физической абсорбции растворение газа не сопровождается химической реакцией. Поглощение компонента происходит до тех пор, пока его парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления над раствором. Полное извлечение компонента из газа возможно только при противотоке и подаче в абсорбер чистого поглотителя. При хемосорбции абсорбируемый компонент связывается с жидкой фазой в виде химического соединения. В случае необратимой реакции равновесное давление компонента над раствором ничтожно мало и возможно полное его поглощение [3, с.98].
В промышленных условиях абсорбция может сочетаться с обратным процессом - десорбцией. Если десорбцию не проводят, поглотитель используется однократно и в результате получают готовый продукт или полупродукт. Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно использовать поглотитель и выделять абсорбированный компонент в чистом виде, для этого раствор после абсорбера направляют на регенерацию, где происходит выделение компонента, а регенерированный раствор вновь возвращают на абсорбцию.
Абсорбция широко применяется в химической и смежных отраслях промышленности. Так, в производствах серной и соляной кислот одной из заключительных стадий технологического процесса является поглощения газа (SO₃, HCl) жидкостью.
Также используется разделение газовых смесей абсорбцией для выделения одного или нескольких компонентов, при этом применяемый поглотитель должен обладать возможно более поглотительной способностью по отношению к извлекаемому компоненту и возможно меньшей по отношению к другим компонентам (абсорбция бензола из коксового газа, ацетилена при крекинге природного газа). Важнейшим направлением применения абсорбции является очистка газовых смесей от примесей вредных компонентов. Такая очистка осуществляется прежде всего с целью удаления примесей, не допустимых при дальнейшей переработке газов: очистка азото-водородной смеси для синтеза аммиака от СО и СО₂, нефтяных и коксовых газов от H₂S. Кроме того, проводят санитарную очистку выпускаемых в атмосферу отходящих газов: очистка топочных газов от SO₂, очистка от фтористых соединений газов, выделяющихся в производстве минеральных удобрений и мн. др. [9, с.343]
Цель курсового проекта – выполнить технологический расчет абсорбера для поглощения целевого компонента из газовой смеси. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи:
– описать технологическую схему абсорбционной установки;
– рассчитать параметры газовой смеси на входе и выходе из абсорбера, среднюю движущую силу процесса, коэффициенты массоотдачи со стороны газовой и жидкой фаз;
– определить конструктивные характеристики выбранного типа абсорбера.




1 Теоретическая часть

1.1 Технологическая схема установки и ее описание

Типовая схема абсорбционной установки приведена на рис. 1.1 и организована следующим образом [2, с.34].
1 - вентилятор (газодувка); 2 - абсорбер; 3 - брызгоотбойник; 4,6 - оросители; 5 - холодильник; 7 - десорбер; 8 - куб десорбера; 9,13 - ёмкость для абсорбента; 10,12 - насосы; 11 - теплообменник-рекуператор
Рисунок 1.1 - Схема абсорбционной установки
Газ на абсорбцию подается газодувкой 1 в нижнюю часть колонны, где равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент (насадку или тарелки). Абсорбент из промежуточной емкости 9 насосом 10 подается в верхнюю часть колонны и равномерно распределяется по поперечному сечению абсорбера с помощью оросителя 4. В колонне осуществляется противоточное взаимодействие газа и жидкости. Очищенный газ, пройдя брызгооотбойник 3, выходит из колонны. Абсорбент стекает через гидрозатвор в промежуточную емкость 13, откуда насосом 12 направляется на регенерацию в десорбер 7, после предварительного подогрева в теплообменнике-рекуператоре 11.

Исчерпывание поглощенного компонента из абсорбента производится в кубе 8, обогреваемом, как правило