Определяем внутренний диаметр трубы.
Применяем скорость газа в трубе [11]
(8)
Определяется наружный диаметр трубы.
(9)
— толщина стенки выхлопной трубы [11,12]
Определяется правильность выбранного диаметра.
(10)
Высота циклона:
цилиндрическая часть
(11)
коническая часть
(12)
Радиус выхлопной трубы:
(13)
Время пребывания газа в циклоне:
(14)
Где: r1-радиус цилиндрической части циклона м;
r2-наружний радиус выхлопной трубы м.
(15)
(16)
Определяется КПД процесса.
(17)
Исходя из расчетов выбираем:
циклон НИИОГАЗ типа ИН-11 по ТУ-4863−208−4 612 941−99, диаметром 400 мм и массой 385 кг с коэффициентом очистки 0,9.
4.2 Расчет холодильника
Газ tн. г 300С tкг200С в трубном пространстве Вода tкх 180С tнх160С в межтрубном пространстве
Выбирается схема движения теплоносителя — противоток.
Определяем среднюю температуру процесса теплообмена [10, 11]
. (18)
(19)
. (20)
(21)
(22)
(23)
Тепловая нагрузка на аппарат
(24)
(25)
Ср-удельная теплоемкость Дж/кг
К
(26)
(27)
.
Расход холодного теплоносителя
(28)
Повехность теплоносителя
К-коэффициент теплопередачи. К=10 [11]
(29)
С 10% запасом
Таким образом выбирается теплообменник по каталогу [11]: одноходовой,
4.3 Расчет адсорбера
В качестве адсорбента принимается рекуперационный уголь марки АР-3 с эквивалентным диаметром гранулы 2 мм. [10]
Равновесная концентрация
(30)
где Хравновесная концентрация в твердой фазе, моль/г; -константы; характеризующие адсорбент,-коэффициент аффинности;
— мольный объем поглощаемого компанента, см3/моль;
— давление насыщенного пара ацетона;
давление паров ацетона в газовой смеси.
При Р=0,1 равновесная концентрация ацетона в АУ равна:
Вычисленные по уравнению (30) равновесные концентрации ацетона в активном угле приведены ниже в таблице 2:
Исходная концентрация ацетона в газовой смеси соответствует части изотермы, близкой к линейной.
Таблица 2 — Определенные значения равновесных концентраций ацетона
Парциальное давление Р Па
(мм.рт.ст) Концентрация в газе С 10−3 кг/м3 Равновесная концентрация Х 10−3 Кг/кг 13,33(0,1)
26,66(0,2)
66,67(0,5)
133,33(1,0)
266,67(2,0)
666,67(5,0)
1333,33(10,0)
2666,67(20)
3999,99(30)
6666,66(50)
0,027
0,054
0,135
0,270
0,540
1,351
2,702
5,405
8,108
13,514 17,0
26,2
31,1
35,5
41,2
49,3
61,8
69,9
76,1
80,9
Согласно рекомендации [11], начальный участок изотермы может рассматриваться как линейный при условии
(31)
Полученный результат показывает, что форма изотермы на рассматриваемом участке (начальный участок при Сн= 0,05 кг/м3) может быть принята линейной [11].
Диаметр и высота адсорбера.
Фиктивная скорость газового потока:
(32)
где (Дытнерский)
Рабочая скорость газа в адсорбере принимается на 25% ниже допустимой [10].
Диаметр аппарата
(33)
Коэффициент массопередачи.
Коэффициент диффузии в газовой фазе ацетон-воздух.
При
(34)
Коэффициент массоотдачи в газовой фазе
Вязкость газовой фазы (воздуха)
(35)
— порозность слоя
(36)
(37)
Коэффициент внешней массоотдачи:
(38)
Коэффициент эффективной диффузии ацетона:
Интервал концентраций для угля марки АР-3
Коэффициент массоотдачи в адсорбенте (коэффициент внутренней массоотдачи):
(39)
Коэффициент массопередачи:
(40)
Коэффициент продольного перемещения:
(41)
Коэффициент массопередачи с учетом продольного перемешивания:
(42)
Удельная поверхность адсорбента:
(43)
Объемный коэффициент массопередачи:
(44)
Число единиц переноса:
Z=0,63-высота насыпного слоя
(45)
Выразим безразмерное время Т через.
(46)
Результаты расчета выходной кривой адсорбции приводятся в таблице 3.
Таблица 3 — Результаты расчета выходной кривой адсорбции Т С/Сн 0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6 344,935
430,965
516,995
603,025
689,055
775,085
861,115
947,145
1033,175
1119,205
1205,235
1291,265
1377,295 0,2633
0,3209
0,3777
0,4597
0,5293
0,5833
0,5936
0,6032
0,7052
0,7680
0,7862
0,7980
0,8080
ПДК ГОСТ 2768–84 рабочей зоны 200 мг/м3. С/Сн=0,004 кг/кг, тогда продолжительность стадии адсорбции Определение процесса, гдеобъемный коэффициент массоотдачи:.
(47)
Расстояние z от точки ввода смеси до точки с концентрацией Х выражается в виде функции от безразмерного времени:
(48)
Расчет профиля концентраций ацетона в слое угля представляется в таблице 4.
Таблица 4 — Результаты расчета профиля концентраций ацетона в слое угля
1/Т Т Z, м 0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6 2,5000
2,0000
1,6670
1,4290
1,2500
1,1110
1,0000
0,9091
0,8333
0,7692
0,7143
0,6666
0,6250 0,017
0,022
0,026
0,03
0,035
0,039
0,044
0,048
0,053
0,057
0,061
0,066
0,070 8,05
6,44
5,37
4,60
4,00
3,60
3,22
2,93
2,68
2,50
2,30
2,10
2,00 0,0948
0,2003
0,2982
0,3170
0,4069
0,5652
0,5833
0,5960
0,6900
0,7000
0,7533
0,7650
0,7764 0,9052
0,7997
0,7018
0,6830
0,5931
0,4348
0,4167
0,4040
0,3200
0,3000
0,2467
0,2350
0,223
Материальный баланс.
(49)
Количество ацетона поступающего в адсорбер
(50)
Количество ацетона, поглощенного углем
(51)
Количество ацетона, уходящего из аппарата с газовой фазой:
(52)
Количество ацетона, остающегося в газовой фазе адсорбера:
(53)
Исходя из проведенных расчетов, выбирается рекуперационный адсорбер типа АВКФп 10, выпускаемый по ТУ 26−01−981−86 Пензенским ООО «Пензхиммаш». Основные характеристики адсорбера представлены в таблице 5.
Таблица 5 — Основные технические характеристики адсорбера типа АВКФп 10
Наименование технических характеристик
Значение для АВКФп 10−1-140−0,05−0,63К Производительность по газу, м3/ч Площадь поверхности, не менее, м2
Объем абсорбента, м3
Гидравлическое сопротивление, не более кПа Масса аппарата, не более, кг Основные габариты, высота — диаметр, мм 10 000 — 40 000
8,5
4800 — 2350
Таким образом, из результатов расчетов основных аппаратов установки, выбраны следующие аппараты:
— циклон НИИОГАЗ типа ИН-11 по ТУ-4863−208−4 612 941−99, диаметром 400 мм и массой 385 кг с коэффициентом очистки 0,9;
— теплообменник: одноходовой, ;
— адсорбер АВКФп 10−1-140−0,5−0,63К по ТУ 26−01−981−86.
Заключение
В результате проделанной работы спроектирована установка для удаления из отходящих газов паров ацетона и твердой взвеси регенеративным (неразрушающим) методом.
Обоснован выбор аппаратов для технологической схемы очистки отходящих газов производства. Рассчитаны основные аппараты (по требованию задания) и составлена технологическая схема установки.
Список используемой литературы
Айнштейн В. Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. — М.: «Логос» Высшая школа, 2003, 1784 с.
Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. — М.: Химия, в 2-х кн. Часть 1. 2002, 342 с.
Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973, 752 с.
Дытнерский Ю. И. Процессы и аппараты химической технологии. — М.: Химия, в 2-х кн. Часть 2. 2002, 368 с.
Романков П.Г. и др. Расчетные диаграммы по курсу «Процессы и аппараты химической промышленности». Л.: Химия, 1985, 56 с.
Краткий справочник по химии. Изд. 4, под общ. ред. О. Д. Куриленко. Киев:
Наукова думка, 1974, 991 с.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. ГН 2.
1.6. 1338−03 от 25.
06.2003, утверждено Главным Государственным санитарным врачом РФ.
ГОСТ 2768–84 Предельно допустимые концентрации в рабочей зоне.
Нормы пожарной безопасности НПБ 105−03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности»
Дытнерский Ю. И. Основные процессы и аппараты в химической технологии. Пособие по проектирование. — М.: Химия, 2000, 468 с.
Павлов К.Ф. и др. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987, 576 с.
Чернобыльский И. И. Машины и аппараты химических производств. М.: Машиностроение, 1975, 454 с.
Рисунок 7 — Адсорбционная установка по выделению ацетона из отходящих газов Подп. и дата Инв. № дубликата Взаим. инв. №
Подп. и дата Инв. № подл.
Подп. и дата НАИМЕНОВАНИЕ ВУЗА Инв. № дубликата Взаим. инв. №
Подп. и дата Инв. № подл.
Листов
Лист
Лит.
НАИМЕНОВАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ, например
075−106 ИЗОС — КП 2011
НАПРИМЕР Установка для очистки отходящих газов
Утв.
Н. контр.
Пров.
Разраб.
Дата
Подп.
№ докум.
Лист
Изм
Подп. и дата Инв. № дубликата Взаим. инв. №
Подп. и дата Инв. № подл.
НАИМЕНОВАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ, например
075−106 ИЗОС — КП 2011
Лист
Дата
Подп.
№ докум.
Лист
Изм
