Спроектировать абсорбционную установку для поглощения ацетона из его смеси с воздухом

Автор: Пользователь скрыл имя, 20 Ноября 2012 в 17:19, курсовая работа

Краткое описание

Абсорберы – это аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы. Как и другие процессы массопередачи, абсорбция протекает на границе раздела фаз. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между жидкостью и газом. По способу образования этой поверхности абсорберы можно условно разделить на следующие группы: поверхностные и пленочные, насадочные, барботажные (тарельчатые), распыливающие.

Оглавление

Введение……………………………………………………………….3
1. Технологическая схема………………………………………...5
2. Выбор конструкционного материала………………………….6
3. Инженерный расчет аппарата….………………………………7
4. Определение диаметра абсорбера……………………………..10
5. Расчет высоты колонны и числа тарелок..……………………12
6. Гидравлический расчет…………………………………………16
7. Конструктивный расчет………………………………………...17
8. Расчет теплообменника…………………………………………19
Заключение……………………………………………………………..21
Список литературы…………………………………………………….22

Файлы: 1 файл

Константинова.doc

— 420.00 Кб (Скачать)

;          (5.5)

 
;

;    (5.6)

 
;

м/с;

м/с.

Пересчитываем в другую размерность на среднюю концентрацию ацетона в газе

;

Уср= (0,09 – 0,01)/ 2 = 0,04;

,             (5.7)

где и - молекулярные массы ацетона и газа соответственно.

 
;

;     (5.8)

 
.

Пересчитываем в другую размерность на среднюю концентрацию аммиака в жидкости

;          (5.9)

 
;

;     (5.10)

 
;

;    (5.11)

 
.

5.3 Коэффициент массопередачи

;     (5.12)

 
.

5.4 Средняя движущая сила

По газовой фазе

,     (5.13)

где и определяются из графика равновесной и рабочей линии.

;     (5.14)

;

;     (5.15)

;         (5.16)

.

Суммарная поверхность  тарелок

 м2.

Рабочая площадь тарелки

f = φ·0,785d2 = 1 ∙0,785∙0,42 = 0,1256 м2,

где φ = 10% - доля рабочей площади тарелки.

Требуемое число тарелок

n = F/f = 1,95/0,1256 = 15,5 шт.

Принимаем 16 тарелок.

Высота колонны

Н = Нт(n - 1)+Z1+Z2,

где Нт = 0,5 м – расстояние между тарелками;

  Z1 = 1,0 м – высота сепарационного пространства;

  Z2 = 2,0 м – высота кубового пространства. 

Н = 0,35(16 - 1) + 1,0 + 2,0 = 8,25 м.

 

 

 

 

 

6 Гидравлический расчет

Гидравлическое  сопротивление сухой тарелки

ΔРс = ζw2ρг/2φ2,     (6.1)

где ζ = 1,5 – коэффициент  сопротивления тарелки [2];

      φ = 0,1 – относительное свободное сечение колонны.

ΔРс = 1,5∙0,672∙0,12 /2∙0,12 = 4,04 Па.

Гидравлическое  сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения

ΔРσ = 4σ/dэ = 4∙0,07/0,005 = 56 Па,   (6.2)

где σ = 0,07 Н/м – поверхностное натяжение воды;

      dэ = 0,005 м – диаметр отверстий.

Гидравлическое  сопротивление газожидкостного  слоя

ΔРсл = ρж∙g∙h0 = 998,2∙9,8∙0,066 = 645,6 Па.  (6.3)

Полное  сопротивление тарелки

ΔРт = ΔРс+ΔРσ+ΔРсл = 4,04 + 56 + 645,6 = 705,64 Па.  (6.4)

Полное  сопротивление колонны

ΔР = 705,64 ∙ 16 = 11290,24 Па.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Конструктивный расчет

7.1 Основные технические данные колонны

Диаметр аппарата – 400 мм;

Толщина корпуса и  днища – 8 мм.

Расстояние между слоями тарелками – 350 мм.

Число тарелок – 16.

7.2 Люк

По ОСТ 26-2005-83 выбираем люк тип 3.

Люк 3-1-600-12-25-1-1 ОСТ 26-2005-83.

7.3 Днище и крышка

Принимаем эллиптические  отбортованные днище и крышку по               ГОСТ 6533-78.

Днище 400-10 ГОСТ 6533078.

Крышка 400-10 ГОСТ 6533-78.

7.4 Штуцера

7.4.1 Расчет штуцера для подачи газа

Внутренний диаметр  трубопровода рассчитываем по формуле

,           (7.1)

принимаем скорость газа =20 м/с, тогда

м = 225 мм.

Наружный диаметр с  учетом толщины стенок составляет 241 мм. Принимаем стандартный наружный диаметр с запасом 250 мм. Принимаем стандартные стальные штуцера с приваренным фланцем и тонкостенным патрубком по Ост 26-1404-76

Штуцер 250-25-260-В Ст 3 сп 4 -10 ОСТ 2601404-76.

7.4.2  Расчет штуцера для подачи воды

Внутренний диаметр  трубопровода рассчитываем по формуле

,      (6.2)

принимаем скорость воды =2,5м/с, тогда:

м = 105 мм.

Наружный диаметр с  учетом толщины стенок составляет 115 мм. Принимаем стандартный наружный диаметр 150 мм.  Принимаем стандартные  стальные штуцера с приваренным  фланцем и тонкостенным патрубком по Ост 26-1404-76.

Штуцер 150-25-260-В Ст 3 сп 4 -10 ОСТ 2601404-76.

7.5 Фланцы

Выбираем стандартные  стальные плоские приварные фланцы для труб и трубной арматуры с  соединительным выступом по ГОСТ 12820-80.

Фланец 250-25 ГОСТ 12820-80.

Прокладки для герметизации фланцевых соединений выбираем из паронита по ГОСТ 15180-70

Прокладка А-250-25 ГОСТ 15180-70.

7.6 Опора

Выбираем опору цилиндрическую для стальных сварных колонных аппаратов (тип 3) с кольцевым опорным поясом по ОСТ 26-407-78.

Опора 3-500-63-32-2350 ОСТ 26-407-78.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 Расчет теплообменника

8.1 Тепловой баланс

Так как содержание ацетона мало, то свойства газа отождествляются со свойствами воздуха: средняя температура

            (8.1)

Свойства воздуха при средней температуре [4]:

 

Принимаем конечную температуру  охлаждающей воды . Средняя температура воды

            (8.2)

Свойства воды при  средней температуре [4]:

Тепловой баланс теплообменника

.        (8.3)

Тепловая нагрузка:

.           (8.4)

Массовый расход воды

          (8.5)

Объёмный расход

             (8.6)

                     (8.7)

Принимаем ориентировочный  коэффициент теплопередачи  [2].

 При τ = 1c ориентировочная поверхность теплообмена [2]

           (8.8)

Выбираем кожухотрубчатый теплообменник с характеристиками: поверхность теплообмена F = 31 м2; длина труб 3 м, трубы мм; число ходов nХ = 2; площадь сечения труб STP=1,7∙10-2м2; площадь сечения между перегородками SМ=2.5 10-2м2; в вырезе перегородки S0=1,7∙10-2м2;расположение труб – коридорное, количество труб - 166 [2].

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте  была рассчитана тарельчатая абсорбционная колонна для поглощения ацетона из его смеси с воздухом. Расход газа 0,8 м3/с; концентрация ацетона – 9% об.

Расчёт включал в  себя определение расхода абсорбента, определение скорости газа и диаметра абсорбера, подбор тарелок, расчет высоты единицы переноса и высоты слоя тарелок, гидравлическое сопротивление тарелки.

Диаметр аппарата составляет 0,4 м; количество тарелок – 16, высота аппарата 8,25 м.

Также был выполнен конструктивный расчёт колонны с выбором стандартных  деталей: днище, крышка, штуцера и  фланцы, опора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Ульянов, Б.А. Процессы  и аппараты химической технологии. Учебное пособие. / Б.А. Ульянов,  В.Я. Бадеников, В.Г. Ликучев  – Ангарск: Издательство Ангарской  государственной технической академии, 2005 г. – 903 с.

2. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической  технологии: пособие по проектированию / Под редакцией Ю.И. Дытнерского; 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991 - 496 с.

3. Рамм, В.А. Абсорбция  газов. / В.А. Рамм. М.: Химия, 1976 г. –  655 с.

4. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; Л.: Химия, 1976, 55

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение  А – График рабочей и равновесной  линии


Информация о работе Спроектировать абсорбционную установку для поглощения ацетона из его смеси с воздухом