Практически процесс абсорбции проводится с интенсивным отводом теплоты, чтобы температура раствора в аппарате повышалась незначительно. Определим температуру газа на выходе из абсорбера, вычислив еe по формуле.
Определим теплоту растворения газа в воде по формуле3. РАСЧЕТ АБСОРБЦИОННОЙ КОЛОННЫРАСЧЕТ ДИАМЕТРА КОЛОННЫОпределим диаметр колонны по формуле.
Найдём оптимальную скорость газа в колонне исходя из соотношения.
Из ряда стандартных диаметров принимаем диаметр колонны, равный 2200 мм. Уточним скорость газа. РАСЧЕТ ВЫСОТЫ КОЛОННЫОпределим высоту колонны, вычислив её по формулепри D = 2200 из справочника выписываем значения:, , .Высоту тарельчатой части колонны определим, используя формулу.
ПОДБОР СТАНДАРТНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВПОДБОР КРЫШКИ И ДНИЩАДля данной колонны из ряда стандартных элементов подберём крышку и днище. Технические характеристики данных элементов указаны в таблице 3. Таблица 3.Параметры.
КрышкаДнище.
Внутренний диаметр, 22 002 200.
Высота борта 5050.
Высота эллиптической части 550 550.
Внутренняя поверхность 5,65,6Внутренняя емкость 1,5851,585Толщина стенки 2020.
Масса 895 895ПОДБОР ТАРЕЛОКВ барботажных 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 изготавливают с тарелками различных типов. В данную колонну диаметром 2200 мм можно установить колпачковые тарелки типа ТСК-1 (ост 26−808−73).В колпачковых тарелках газ барботирует через жидкость, выходя из прорезей колпачков, расположенных на каждой тарелке. В прорезях газ дробится на мелкие струйки, которые по выходе из прорези почти сразу поднимаются вверх и, проходя через слой жидкости на тарелке, сливаются друг с другом. В колоннах с колпачковыми тарелками находятся тарелки с патрубками, закрытые сверху колпачками. Нижние края колпачков снабжены зубцами или прорезями в виде узких вертикальных щелей. Жидкость протекает с тарелки на тарелку через переливные трубы.
Уровень жидкости на тарелке соответствует высоте, на которую верхние концы переливных труб выступают над тарелкой. Чтобы жидкость перетекла только по переливным трубам, а не через патрубки, верхние концы патрубков должны быть выше уровня жидкости. Нижние края колпачков погружены в жидкость так, чтобы уровень жидкости был выше верха прорезей. Газ проходит по патрубкам в пространство под колпачками и, выходя через отверстия между зубцами или через прорези в колпачках, барботирует через слой жидкости. Чтобы газ не попадал в переливные трубы и не препятствовал таким образом нормальному перетоку жидкости с тарелки на тарелку, нижние концы переливных труб опущены под уровень жидкости. Благодаря этому создается гидрозатвор, предотвращающий прохождение газа через трубы. Технические характеристики колпачковых тарелок типа ТСК-1 при диаметре колонны 2200 мм указаны в таблице 4. Таблица 4.Свободное сечение колонны, м23,81Длина линии барботажа, м44,6Периметр слива, 1,606Свободное сечение тарелки, м20,471Относительная площадь для отхода паров, 12,3Масса, кг211РАСЧЕТ ШТУЦЕРОВПодсоединение 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. Присоединение фланцевых штуцеров к корпусу аппарата, днищу или крышке выполняется с определенным вылетом, который зависит от условного диаметра и условного давления, а также от толщины изоляции аппарата, если он таковую имеет. По назначению все фланцевые соединения в химическомаппаратостроении подразделяют на фланцы для трубной арматуры и труб (сюда же относятся все фланцы штуцеров и аппаратов) и фланцы для аппаратов (с их помощью осуществляется крепление крышек, днищ и т. д.)Диаметр штуцеров рассчитываем по формуле Производительность колонны велика, поэтому для подачи и отвода газового потока со скоростью 25 м/с предусмотрим по три штуцера. Для подачи поглотителя и отвода насыщенного поглотителя со скоростью 3 м/с предусмотрим по четыре штуцера. Уточняем по справочным данным диаметры штуцеров и толщину стенок. Данные представлены в таблице 5. Таблица 5.Номер штуцера1234.
Толщина стенки 16 161 616.
Наружный диаметр 426 426 650 650РАСЧЕТ МАССЫ АППАРАТАМассу данной колонны определяем по формуле.
Массу тарелок определим по формуле.
Определим массу максимальной загрузки колонны. Массу максимальной нагрузки на опоры определим, пользуясь формулой.
Переведем массу максимальной нагрузки в мега ньютоны, используя формулу.
ПОДБОР ОПОРХимические аппараты устанавливают на фундамент чаще всего с помощью опор. Аппараты, работающие в горизонтальном положении, независимо от того, где их монтируют (внутри помещения или внеего), 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.
Т.к. соотношение высоты данной колонны к ее диаметру меньше 5, то данную колонну необходимо установить на опорные стойки некруглого, в количестве четырех штук.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Вданном курсовой проекте спроектирована абсорбционная установка непрерывного действия для поглощения углекислого газа из его смеси с воздухом, используя в качестве поглотителя воду. В ходе проектирования выполнен материальный баланс, в котором произведены расчеты массовых расходов основных материальных потоков (газовой смеси, поглотителя).В ходе расчета теплового баланса, определено, что в ходе процесса абсорбции происходит незначительное выделение тепла, следовательно нет необходимости предусматривать отвод тепла. В конструктивном расчете определена габариты аппарата (высота, диаметр колонны). В соответствии с габаритами аппарата практически рассчитаны и подобраны диаметры штуцеров, подобраны днище и крышка аппарата, выполнен подбор тарелок, рассчитана масса колонны и осуществлен подбор опоры. Вывод: спроектированная абсорбционная установка непрерывного действия для поглощения углекислого газа из его смеси с воздухом, полностью соответствует всем техническим и технологическим требованиям, предъявляемым к данному типу установок. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ1. Плановский А. Н., Николаев П. И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии: Учебник для вузов. — 3-е изд., перераб.
и доп. / А. Н. Плановский. — М.: Химия, 1987.
— 496с.
2. Иоффе И. Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: учеб.
пособие для техникумов / И. Л. Иоффе. — Л.: Химия, 1991. — 351 с.
3. Дытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Ю. И. Дытнерский. — М.: Химия, 1991. — 496с.
4. Соколов В. Н. Машины и аппараты химических производств: примеры и задачи. Учеб.
пособие для студентов вузов/ В. Н. Соколов — Л.: Машиностроение, 1982. — 384с.
5. Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник.
3-е изд., перераб. и доп. / В. А. Рабинович. — Л.: Химия, 1991. -432с.
6. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и расчеты химической аппаратуры. / А. А. Лащинский. — Л.: Химия, 1970. — 974с.
7. Кувшинский М. Н., Соболева А. П. Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности»: Учеб.
пособие для учащихся техникумов.
2-е изд., перераб. и доп. / М. Н. Кувшинский. — М.: Высшая школа, 1980. — 223с.
8. Капустин В. М. Основы проектирования нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий: учеб.
пособие / В. М. Капустин, М. В. Рудин, А. М. Кудинов. — Москва: Химия, 2012. — 400 с.
9. Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа: учеб.
пособие / С. А. Ахметов. — Уфа: Гилем, 2002. — 672 с.
10. Бендеров Д. И. Процесс замедленного коксования в необогреваемых камерах: учеб.
пособие / Д. И. Бендеров, Н. Т. Походенко, Б. И. Брондз. — Москва: Химия, 1976. — 176 с. 11. СП 18.
13 330.
Нормы проектирования. Генеральные планы промышленных предприятий СНиПII-89−80*. — Введ. 20.
05.2011. — Москва: ОАО Гипрогор, 2011. — 52 с.
12. СП 31.
13 330.
Водоснабжение. Наружные сети и сооружения СНиП 2.
04.02−84*. — Введ. 01.
01. 2013. — Москва: ООО Атлантик, — 2013. 124 с.
13. ГОСТ 12.
0.003−74 ССБТ Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. Введ. 01.
01.1976. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 2004. — 34с.
14. ГОСТ 12.
4.011.
89 ССБТ Средства защиты работающих. Общие требования и классификация. — Введ. 30.
06.1990. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 2004. — 10 с.
15. ГОСТ 32 693–2014.
Учет промышленных выбросов в атмосферу. — Введ. 01.
07.15. — Москва: Стандартинформ, 2015. — 14 с.
16. Сан.
ПиН 4630−88. Санитарные нормы и правила охраны поверхностных вод от загрязнений. — Введ. 01.
01.1989. — Москва: ИПК Издательство стандартов, 1999. — 59 с. 17. ГОСТ Р 53 692−2009.
Ресурсосбережение. Обращение с отходами. — Введ. 01.
01.2011. — Москва: Стандартинформ, 2011. — 20 с.
