Зміст
Введення
1. Загальна частина
2. Технологічний розрахунок
2.1 Матеріальний баланс, визначення маси улавливаемогосірководню та витрати поглинача
2.2 Розрахунок рушійної сили
3. Конструктивний розрахунок
3.1 Розрахунок коефіцієнтамассопередачи
3.2 Вибір типу насадки і рекомендації по її застосуванню
3.3 Розрахунок швидкості газу і діаметра абсорбера
3.4 Визначення швидкості рідини (щільності зрошення) і частки активної поверхні насадки
3.5 Розрахунок коефіцієнтів массотдачі
3.6 Визначення поверхні масопередачі і висоти абсорбера
4. Розрахунок гідравлічного опору абсорбера
5. Міцнісний розрахунок
5.1. Розрахунок товщини стінки обичайок
5.2 Розрахунок днищ та кришок
5.3. Розрахунок опор апарату
5.4. Розрахунок штуцерів
5.5. Конструкції фланцевих з'єднань
Список літератури
Введення
В даному курсовому проектівідбувається абсорбція сірководню, з повітряної суміші, водою. В результаті, навиході з абсорбера, виходить так звана сірководнева кислота, широковикористовувана як в промисловості, так і в народному господарстві.
сірководню - Н 2 S, безбарвний газ з різким задушливим запахом; t пл = -77,7 В° С, t кип = -33,35 В° С. Розчинний у воді (0,378% по масі при20 0 С); водний розчин - сірководнева кислота.
КПВ в повітрі 4,5-45,5%.
Сірководень є сильнимокислювачем. Міститься у попутних газах родовищ нафти, в природних івулканічних газах, водах мінеральних джерел. Утворюється в результатірозкладання білкових сполук. У промисловості виходить як побічнийпродукт при очищенні нафти, природного й коксового газу. У лабораторних умовахвиходить при взаємодії сульфіду заліза і сірчаної кислоти.
Застосовується у виробництвісірчаної кислоти, сірки; для отримання сульфідів, сероорганических з'єднань; дляприготування лікувальних сірководневих ванн.
Дратує слизові оболонки ідихальні органи (ГДК 10мг/м 3 )
1. Загальна частина
Під абсорбцією розуміютьпоглинання газу або рідини рідким поглиначем, у якому абсорбіруемихречовина більш-менш розчинно. Області застосування абсорбційних процесівв промисловості вельми обширні: одержання готового продукту шляхом поглинаннягазу рідиною; розділення газових сумішей на складові їх компоненти; очищеннягазів від шкідливих домішок; уловлювання цінних компонентів з газових викидів.
Розрізняють фізичну абсорбцію іХемосорбція. При фізичній абсорбції розчинення газу в рідині несупроводжується хімічною реакцією чи впливом цієї реакції на швидкістьпроцесу можна знехтувати. Як правило, фізична абсорбція не супроводжуєтьсяістотними тепловими ефектами. Якщо при цьому початкові потоки газу ірідини незначно відрізняються за температурою, таку абсорбцію можнарозглядати як ізотермічну.
При виборі типу абсорберанеобхідно в кожному конкретному випадку виходити з фізико-хімічних умовпроведення процесу з урахуванням техніко-економічних факторів.
Поверхневі абсорберивикористовуються для поглинання добре розчинних газів, вони мають обмеженезастосування внаслідок малої ефективності і громіздкість. До достоїнств більшефективних, відносяться простота пристрою, низький гідравлічнийопір, можливість роботи із забрудненими газами. Однак і вонизастосовуються, головним чином, для поглинання добре розчинних газів.
2. Технологічний розрахунок
Геометричні розміри колонногомасообмінного апарату визначаються в основному поверхнею массопередачи,необхідної для проведення даного процесу, і швидкостями фаз.
Поверхня массопередачи можебути знайдена з основного рівняння масопередачі [1]:
де -маса речовини, переданого через поверхню розділу фаз в одиницю часу (масаулавливаемого компонента),;
-коефіцієнти масопередачі відповідно по рідкій та газовій фазах,;
-середня рушійна сила абсорбції по рідкій фазі,;
-середня рушійна сила абсорбції по газовій фазі,.
2.1 Матеріальний баланс, визначення масиулавливаемого сірководню і витрати поглинача
Масу сірководню, перехідногов процесі абсорбції з газової суміші в поглинач за одиницю часу, знаходятьз рівняння матеріального балансу:
де -маса улавливаемого компонента,;
-витрати відповідно чистого поглинача і інертною частини газу,;
-початкова та кінцева концентрація сірководню в газі,;
-початкова та кінцева концентрація сірководню в поглиначі,.
Проведемо перерахунок концентрацій інавантажень по фазах в обрану для розрахунку розмірність:
,
де -мольна частка сірководню в газі на вході в абсорбер,; - мольна маса сірководню,; [2];- Мольна маса повітря,; [2].
Оскільки мольна частка будь-якогокомпонента суміші ідеальних газів дорівнює його об'ємної частки, визначимо мольнучастку сірководню на вході в абсорбер:
.
Тоді
Кінцева концентрація сірководнюв газі розраховується з регламентованої ступеня уловлювання за формулою:
Кінцева концентраціящо абсорбується компонента в абсорбенти обумовлює витрата поглинача,який в свою чергу впливає на розміри абсорбера та частина енергетичнихвитрат, пов'язаних з перекачуванням рідини і її регенерацією. Кінцевуконцентрацію можна визначити зрівняння матеріального балансу, вибравши оптимальний коефіцієнт надлишкупоглинача.
З рівняння матеріальногобалансу слід:
,
де -мінімальний масова витрата чистого поглинача,;- Кінцева відноснамасова концентрація сірководню в поглиначі, рівноважна відносноїмасової концентрації сірководню в газі,; - Коефіцієнт надлишкупоглинача. На підставі техніко-економічних розрахунків коефіцієнт надлишкупоглинача приймають рівним 1,1 [1]. Звідси
З урахуванням заданого ступеня регенераціїабсорбера, визначимо концентрацію сірководнюв регенерованому поглиначі:
Перевіримо, чи не суперечатьвизначені вище параметри необхідногоумові проведення процесу абсорбції наявності рушійної сили процесу в будьточці по висоті апарату, а саме:
Масова витрата інертною частинигазу може бути визначений з виразу
де -масова витрата інертною частини газу,; - об'ємна витрата газупри нормальних умовах,; - середня щільністьінертною частини газу при нормальних умовах,;де - середня щільність газу принормальних умовах,; - об'ємна масоваконцентрація сірководню в газі на вході в абсорбер,. Середню щільність газутакож можна розрахувати, знаючи його середню молекулярну масу з рівнянняМенделєєва-Клапейрона. Для аміачного газу при нормальних умовах отримаємо:
де -нормальний тиск,
;; - Газова постійна,
;
-абсолютна температура при нормальних умовах,;.
Об'ємна масова концентрація сірководнюв газі на вході в абсорбер визначаєтьсяза формулою для перерахунку концентрацій
;
Тоді
,
Продуктивність абсорбера попоглинає компоненту
Визначимо матеріальні потокипроцесу.
Витрата поглинача (води) дорівнює
Тоді відношення витрат фаз абопитома витрата поглинача визначається
Витрати поглинаючою суміші навході і виході абсорбера, відповідно і, Визначаються виразами:
Витрати газової суміші на виходіі вході абсорбера, відповідно і, будуть:
2.2 Розрахунок рушійної сили
В насадок абсорберів рідка ігазова фази рухаються протитечією, при цьому контакт фаз близький до безперервного.Враховуючи, що даний процес абсорбції - ізотермічний (лінія рівновагиє прямою лінією), витрати фаз постійні (G = const і L = const), тобто і робоча лінія є прямою.
Припускаючи, що потоки фазрівномірно розподілені по поперечному перерізу апарату, перемішуваннявідсутній, і всі ...
