Абсорбция сероводорода (стр. 1 из 5)
Содержание
Введение
1. Общая часть
2. Технологический расчет
2.1 Материальный баланс, определение массы улавливаемого сероводорода и расхода поглотителя
2.2 Расчёт движущей силы
3. Конструктивный расчет
3.1 Расчет коэффициента массопередачи
3.2 Выбор типа насадки и рекомендации по её применению
3.3 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера
3.4 Определение скорости жидкости (плотности орошения) и доли активной поверхности насадки
3.5 Расчет коэффициентов массотдачи
3.6 Определение поверхности массопередачи и высоты абсорбера
4. Расчет гидравлического сопротивления абсорбера
5. Прочностной расчет
5.1. Расчет толщины стенки обечайки
5.2 Расчет днищ и крышек
5.3. Расчет опор аппарата
5.4. Расчет штуцеров
5.5. Конструкции фланцевых соединений
Список литературы
Введение
В данном курсовом проекте происходит абсорбция сероводорода, из воздушной смеси, водой. В результате, на выходе из абсорбера, получается так называемая сероводородная кислота, широко используемая как в промышленности, так и в народном хозяйстве.
СЕРОВОДОРОД -- Н2S, бесцветный газ с резким удушливым запахом; tпл = -77,7 °С, tкип = -33,35 °С. Растворим в воде (0,378% по массе при 200С); водный раствор - сероводородная кислота.
КПВ в воздухе 4,5-45,5%.
Сероводород является сильным окислителем. Содержится в попутных газах месторождений нефти, в природных и вулканических газах, водах минеральных источников. Образуется в результате разложения белковых соединений. В промышленности получается как побочный продукт при очистке нефти, природного и коксового газа. В лабораторных условиях получается при взаимодействии сульфида железа и серной кислоты.
Применяется в производстве серной кислоты, серы; для получения сульфидов, сероорганических соединений; для приготовления лечебных сероводородных ванн.
Раздражает слизистые оболочки и дыхательные органы (ПДК 10мг/м3)
1. Общая часть
Под абсорбцией понимают поглощение газа или жидкости жидким поглотителем, в котором абсорбируемое вещество более или менее растворимо. Области применения абсорбционных процессов в промышленности весьма обширны: получение готового продукта путём поглощения газа жидкостью; разделение газовых смесей на составляющие их компоненты; очистка газов от вредных примесей; улавливание ценных компонентов из газовых выбросов.
Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа в жидкости не сопровождается химической реакцией или влиянием этой реакции на скорость процесса можно пренебречь. Как правило, физическая абсорбция не сопровождается существенными тепловыми эффектами. Если при этом начальные потоки газа и жидкости незначительно различаются по температуре, такую абсорбцию можно рассматривать как изотермическую.
При выборе типа абсорбера необходимо в каждом конкретном случае исходить из физико-химических условий проведения процесса с учетом технико-экономических факторов.
Поверхностные абсорберы используются для поглощения хорошо растворимых газов, они имеют ограниченное применение вследствие малой эффективности и громоздкости. К достоинствам более эффективных, относятся простота устройства, низкое гидравлическое сопротивление, возможность работы с загрязненными газами. Однако и они применяются, главным образом, для поглощения хорошо растворимых газов.
2. Технологический расчет
Геометрические размеры колонного массообменного аппарата определяются в основном поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.
Поверхность массопередачи может быть найдена из основного уравнения массопередачи [1]:
где
- масса вещества, передаваемого через поверхность раздела фаз в единицу времени (масса улавливаемого компонента), 
; 
- коэффициенты массопередачи соответственно по жидкой и газовой фазам, 
; 
- средняя движущая сила абсорбции по жидкой фазе, 
; 
- средняя движущая сила абсорбции по газовой фазе, 
.2.1 Материальный баланс, определение массы улавливаемого сероводорода и расхода поглотителя
Массу сероводорода, переходящего в процессе абсорбции из газовой смеси в поглотитель за единицу времени, находят из уравнения материального баланса:
где
- масса улавливаемого компонента, ; 
- расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, ; 
- начальная и конечная концентрация сероводорода в газе, 
; 
- начальная и конечная концентрация сероводорода в поглотителе, .Проведем пересчет концентраций и нагрузок по фазам в выбранную для расчета размерность:
,где
- мольная доля сероводорода в газе на входе в абсорбер, 
; 
- мольная масса сероводорода, 
; 
[2]; 
- мольная масса воздуха, ; 
[2].Поскольку мольная доля любого компонента смеси идеальных газов равна его объемной доли, определим мольную долю сероводорода на входе в абсорбер:
.Тогда
Конечная концентрация сероводорода в газе рассчитывается из регламентированной степени улавливания по формуле:
Конечная концентрация абсорбируемого компонента в абсорбенте обуславливает расход поглотителя, который в свою очередь влияет на размеры абсорбера и часть энергетических затрат, связанных с перекачиванием жидкости и ее регенерацией. Конечную концентрацию
можно определить из уравнения материального баланса, выбрав оптимальный коэффициент избытка поглотителя.Из уравнения материального баланса следует:
,где
- минимальный массовый расход чистого поглотителя, ; 
- конечная относительная массовая концентрация сероводорода в поглотителе, равновесная относительной массовой концентрации сероводорода в газе 
, 
; 
- коэффициент избытка поглотителя. На основании технико-экономических расчетов коэффициент избытка поглотителя принимают равным 1,1 [1]. Отсюда 
С учетом заданной степени регенерации абсорбера
, определим концентрацию сероводорода в регенерированном поглотителе: 
Проверим, не противоречат ли определённые выше параметры
необходимому условию проведения процесса абсорбции наличию движущей силы процесса в любой точке по высоте аппарата, а именно: 