Расчет абсорбера

Теплопроводность нержавеющей стали примем равной λст=17,5 Вт/м К. (см. табл. 3 6). Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений равна:∑(δ/λ)=0.002/17.5+1/2900+1/1160=0.1 274 м2 К/ВтКоэффициент теплопередачи равен: Вт/(м2xК)Требуемая поверхность составит:

Тогда запас составит:Δ=(182−154)/182×100%= 15,4%4.8 Выбор емкости.

Как правило в химической и нефтехимической промышленности на установках все емкости имеют одинаковый объем. По данным расхода воды рассчитываем емкость по формуле:

где время равное часа, коэффициент равный, расход воды. Выбираем емкость горизонтальную с плоскими днищами и крышками ГПП, вместительностью от 4.9 Десорбция.

Этот процесс, обратный абсорбции, применяют для выделения поглощенного газа (абсорбтива) из абсорбента и получение его в чистом виде, а также для повторного использования абсорбента в процессе абсорбции. Для поведения десорбции газа из жидкости необходимо, чтобы концентрация этого газа в газовой фазе была ниже концентрации, соответствующей равновесной в системе газажидкость. Для проведение процесса десорбции используют три следующих метода: 1) отгонку в токе инертного газа или водяного пара; 2) отгонку под действием подводимой к абсорбенту теплоты; 3) отгонку при снижения давления над абсорбентом. На практике широко распространены комбинированные методы десорбции (например, десорбция при снижении давления над адсорбентом и одновременном его нагреве).Так как у меня в абсорбере давление выше атмосферного, комбинированный метод десорбции мне не подойдет. Выбираем десорбцию под действием подводимой к абсорбенту теплоты. Этот метод десорбции наиболее распространен в технике вследствие своей простоты. В данном случае температура при десорбции выше, чем при абсорбции, и поэтому линии равновесия при абсорбции и десорбции не совпадают. Часто десорбцию проводят подводом теплоты к абсорбенту через стенку (десорбция глухим паром). В этом случае в кипятильнике, в который подают глухой пар, вместе с десорбируемым компонентом испаряется часть абсорбента. Поэтому для разделения образовавшейся при этом смеси обычно используют процесс перегонки, для чего смесь паров из кипятильника направляют во вмонтированную над ним ректификационную колону.

5. Конструктивный расчет аппарата.

Колонные аппараты диаметром 1000 — 2000 мм. изготавливают с цельносварным корпусом и съемной крышкой. Для равномерного распределения жидкости по поверхности насадки аппараты оснащены распределительными тарелками типа ТСН — 3 и пере распределительными ТСН — 2 по ОСТ 26 — 705 -73.Распределительную тарелку типа ТСН — 3 устанавливают в верхней части аппарата, распределительную типа ТСН — 2 под опорной решеткой для насадки (кроме нижней опорной решетки). Каждый ярус насадки опереться на опорную решетку. Для каждого яруса насадки на корпусе аппарата имеется 2 люка диаметром 500 мм каждый. Люки изготавливают по ГОСТ 26– —2003;83.

5.1 Выбор обечайки.

Для колонны диаметром 1000 мм. и давлением в приделах 1>Py>0.6 толщина стенки корпуса 12 мм.

5.2 Расчет опор

Расчет опор предназначенных для цилиндрических колонных аппаратов производят исходя из ветровой и сейсмической нагрузок. В таких опорах расчётом определяются: размеры рёбер, сварные или паянные швы и местные напряжения в цилиндрических стенках аппарата в местах присоединения к ним опор. Произведем расчет ветровой нагрузки на колонну (рис. 5.1), для чего все имеющиеся данные представим в таблице 5.

1.Рис. 5.

1. Схема расчета колонны абсорбера на ветровую нагрузку.

НаименованиеОбозна-чение.

ЗначениеДиаметр колонны, мD4,0Высота колонны, мН29,4Высота опоры, мh0,4*Рабочая температура, Сt30Толщина стенки колонны, ммs30Материал 09Г2СДопускаемое напряжение, МПа[]174,0Модуль продольной упругости, ПаEt1,91 011.

Ускорение силы тяжести, м2/сg9,81Вес колонны минимальный, НGmin860339.

Вес колонны максимальный, НGmax3893446.

Плотность материала7850.

Момент инерции верхнего поперечного сечения, м4J0,050Нормативное значение ветрового давленитя, Н/м2Q0350*Отношение вылета к высоте ребра l/hрекомендуется принимать равным 0,5, если вылет лапы l = 0,2 м, тогда h = 0,2/0,5 = 0,4 м. Вес колонны минимальный — это вес пустой колонны, определяется размерами и плотностью материала: Н. Вес колонны максимальный — это вес пустой колонны + вес воды в колонне: Н. Рассчитаем период собственных колебаний колонны: с. с. Определим теперь силу ветрового напора по формуле:

где — коэффициент увеличения скоростного напора, определяем по справочным данным в зависимости высоты участка колонны;

скоростной напор ветра, соответствующий середине расчетного участка (берем данные для географического района II); - высота участка колонны;

0,6 — аэродинамический коэффициент обтекания для круглых аппаратов. Результаты расчета представим в таблице 5.

2.Таблица 5.

2. — Результаты расчета силы ветрового напораihixiiqiPi19,824,91,81 855 023 517,629,815,11,81 847 020 096,939,85,31,81 835 014 965,840,40,21,766 350 593,4Момент от ветровой нагрузки относительно основания колонны:=968 491,9 Нм. Расчётная толщина ребра определяется по формуле:

где G — максимальный вес аппарата, МН (обычно бывает во время испытания, когда аппарат заполнен водой); п — число лап (не менее двух); zчисло рёбер в одной лапе (1 или 2); σ - допускаемое напряжение на сжатие (можно принять равным 100 МН/м2); lвылет опоры, м. Определим основные размеры опоры (лапы) для вертикального цилиндрического аппарата, подвешенного на четырёх лапах по следующим данным: максимальный вес аппарата G = 0.15 МН, число лап п = 4; конструкция лап — двухрёберная, z= 2; вылет лапы l = 0.2 м; Ск = 1 мм; диаметр корпуса D = 4 м. Определим толщину ребра ;Принимаем толщину ребра δ=10мм.Общая длина сварного шва определяется по формуле: Lш=4 (h +δ) =4 (0.4 + 0.01) = 1.64 м. Прочность сварного шва проверим по формуле:;где Lш — общая длина сварных швов, м; hш — катет сварного шва, hш = 0.008 м; τш.с. -допускаемое напряжение материала на срез, τш.с. =80 МН/м .

0.0375 < 0.735;То есть прочность обеспечена. Определим опоры аппарата. При определении нагрузки на подвесную опорную лапу все действующие на аппарат нагрузки приводят к осевой силе Р, определяемой максимальным весом аппарата при эксплуатации или при гидравлических испытаниях, и моменту М, зависящему от конструкции аппарата, и т. д. При учебных расчётах момент М можно принять равным нулю. Нагрузку на одну опору рассчитывают по соотношению:;Если М=0,следовательно, значит ;где λ1-коэффициент, зависящий от числа опор z. Примем z=4,значит λ1=2Рассчитаем осевую силу P=m∙g. Масса аппарата при гидравлических испытаниях равна: m=mап+mводы.

Зная технические характеристики аппарата найдем: м3; м3; м3;V=6.154+74.126+4.19=84.47 м3;m=1500+84 470=99470 кг;P=m∙g=99 470∙9.81=975 800 H;По ОСТ 26−665−79 выбираем опоруQ=630kHa=540 a1=690 a2=460 b=1150 b1=550 b2=540 c=80 c1=400 h=1420 h1=55s=40 k=110 k1=280 d=50 f=600.Максимальное напряжение сжатия на опорной поверхности составит: W — моментсопротивления опоры, W = bh2/6 = 1,151,422/6=1,5 м³. Тогда получаем: — условие выполняется. Расчет ветровой нагрузки — ?По расчетам — замечаний нет. На защите сравню исходные данные из этого курсового проекта, с теми, что Вам выдавала Ломова О.С.

Заключение

.

В данном курсовом проекте была рассмотрена абсорбционная установка для разделения газовой смеси аммиак-воздух, в качестве поглотителя использовалась вода. В ходе проектирования данной установки были выполнены необходимые проектные и поверочные расчеты. Произведен расчет процесса абсорбции поглощения аммиакаводой, на основании которого разработана технологическая схема. Выполнен расчет основного аппарата — абсорбционной колонны: гидравлический расчет с определением диаметра колонны; определены коэффициенты массоотдачи и массопередачи, определенавысота насадки; рассчитано гидравлическое сопротивление аппарата. На основании технологической схемы выполнен подбор вспомогательного оборудования: конденсатора, холодильника, подогревателя, газодувки, трубопровода, насосов. Рассмотрен процесс десорбции. В результате выполненных расчетов получены следующие результаты: тип абсорбера: насадочный; высота абсорбера: 29,4 м; диаметр колонны: 4 м; производительность абсорбера 12*3600=43 200 м3аммиака/час. Для осуществления процесса разделения смеси аммиак-воздух был подобран необходимый тип насадки (кольца Рашига керамические ОСТ 26 — 02 — 1401 — 76 — 79), который применяется, в том числе в процессах, протекающих при атмосферном давлении. Было подобрано вспомогательное оборудование:

Название.

МаркаГазодувка.

ТВ-150−1,24Насос.

Х90/33Подогреватель.

Нержавеющая сталь X18Н9ТХолодильник.

Нержавеющая сталь X18Н9ТЕмкость.

Горизонтал. с плоскими днищами и крышками ГППБиблиографическийсписок1. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. 750с.

2. Рамм В. М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976. 655с.

3. Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М.: Химия, 1978. 277с.

4. Лещинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Л.: Машиностроение, 1970. 752с.

5. Стабников В. Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. Киев: Техника, 1980. 208с.

6. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976. 552с.

7. Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. М.: Химия, 1970. 312с.

8. Хоблер Т. Массопередача и абсорбция. Л.: Химия, 1964. 479с.

9.Дытнерский Ю. И. // Хим. И нефт. Машиностроение.

1964. № 3. С. 13−15.

10. Колонные аппараты. Каталог. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1978. 31с.

11. Касаткин А. Г., Дытнерский Ю. И.,, Кочергин Н. В. Теплои массоперенос.

Т. 4. Минск: Наука и техника. 1966. С. 12−17.