Расчет насадочного абсорбера для улавливания ацетона из воздуха водой при температуре 200С (стр. 1 из 3)

Реферат

Пояснительная записка 24 с., 2 табл., 3 источника, 3 рис.

Материальный баланс колонны, движущая сила, скорость газа, диаметр абсорбера, коэффициенты массопередачи, доля активной части насадки, плотность орошения, коэффициенты массоотдачи, поверхность массопередачи, высота абсорбера, гидравлическое сопротивление орошаемой части абсорбера.

Рассчитать насадочный абсорбер для улавливания ацетона из воздуха водой при температуре 200С.

Содержание

Основные условные обозначения

Введение

1 Устройство и основные конструктивные особенности тарельчатых абсорберов. Тарелки перекрёстного типа

2 Расчет насадочного абсорбера для улавливания ацетона из воздуха

2.1 Определение массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя

2.2 Расчет движущей силы

2.3 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера

2.4 Определение плотности орошения и активной поверхности насадки

2.5 Расчет коэффициентов массоотдачи

2.6 Расчёт коэффициента массопередачи

2.7 Определение поверхности массопередачи и высоты абсорбера

2.8 Расчет гидравлического сопротивления абсорбера

3 Технические параметры

Заключение

Список использованных источников

Основные условные обозначения

а — удельная поверхность, М2/М3;

D— коэффициент диффузии, м2/с;

d— диаметр, м;

F— поверхность массопередачи, м2;

G— расход инертного газа, кг/с;

g— ускорение свободного падения, м/с2;

Н, h— высота, м;

К— коэффициент массопередачи;

L— расход поглотителя, кг/с;

М— масса вещества, передаваемого через поверхность

массопередачи в единицу времени, кг/с;

Mац — мольная масса аммиака, кг/кмоль;

т— коэффициент распределения;

Р—давление, МПа;

Т— температура, К;

U— плотность орошения, м3/м2-с;

ω— скорость газа, м/с;

х — концентрация жидкости;

у — концентрация газа;

ΔХср — средняя движущая сила абсорбции по жидкой фазе, кг/кг;

ΔУср — средняя движущая сила абсорбции по газовой фазе, кг/кг;

β—коэффициент массоотдачи;

ε— свободный объем, м3/м3;

р — плотность, кг/м3;

µ— вязкость, Па-с;

λ — коэффициент трения;

о — поверхностное натяжение, Н/м;

ψ — коэффициент смачиваемости;

ξ— коэффициент сопротивления;

Re — критерий Рейнольдса;

Fr — критерий Фруда;

Гс — критерий гидравлического сопротивления;

Nu — диффузионный критерий Нуссельта;

Рг' — диффузионный критерий Прандтля. Индексы'

к — конечный параметр;

н — начальный параметр;

х — жидкая фаза;

у — газовая фаза;

ср — средняя величина;

0— при нормальных условиях;

в— вода;

Ац— ацетон;

Г— газ;

*— равновесный состав.

Введение

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).

При физической абсорбции поглощаемый газ (абсорбтив) не взаимодействует химически с абсорбентом. Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется хемосорбцией.

Физическая абсорбция вбольшинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора— десорбция.

Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенный компонент в чистом виде. Во многих случаях проводить десорбцию не обязательно, так как абсорбент и абсорбтив представляют собой дешевые или отбросные продукты, которые после абсорбции можно вновь не использовать (например, при очистке газов).

В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для очистки этих смесей от вредных примесей.

Абсорбционные процессы широко распространены в химической технологии и являются основной технологической стадией ряда важнейших производств (например, абсорбция SO3 в производстве серной кислоты; абсорбция НС1 с получением соляной кислоты; абсорбция окислов азота водой в производстве азотной кислоты; абсорбция NH3, паров С6Н6, H2S и других компонентов из коксового газа; абсорбция паров различных углеводородов из газов переработки нефти и т. п.). Кроме того, абсорбционные процессы являются основными процессами при санитарной очистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей (например, очистка топочных газов от S02; очистка от фтористых соединений газов, выделяющихся в производстве минеральных удобрений, и т. д.).

1 Устройство и основные конструктивные особенности тарельчатых абсорберов. Тарелки перекрёстного типа

Барботажные абсорберы тарельчатого типа выполняют в виде колонн круглого (иногда прямоугольного) сечения, по высоте которых расположены той или иной конструкции тарелки, причем на каждой тарелке осуществляется одна ступень контакта. Таким образом, в рассматриваемых абсорберах происходит ступенчатый контакт с соединением ступеней противотоком: газ поступает в нижнюю часть колонны и выходит сверху; жидкость подводится сверху и выходит снизу. На каждой тарелке, в зависимости от ее конструкции, может осуществляться тот или иной вид движения фаз, обычно перекрестный ток или полное перемешивание жидкости.

Тарелки можно подразделить на четыре основные группы:

1). Тарелки перекрестного типа, в которых движение газа и жидкости осуществляется перекрестным током. Эти тарелки имеют специальные переливные устройства для перетока жидкости с одной тарелки на другую, причем газ по переливам не проходит.

2.) Тарелки провального (беспереливного) типа, в которых переливные устройства отсутствуют, так что газ и жидкость проходят через одни и те же отверстия. На этих тарелках контакт газа и жидкости осуществляется по схеме полного перемешивания жидкости.

3.) Тарелки с однонаправленным движением газа и жидкости (прямоточные). В данном случае газ выходит из отверстий в направлении движения жидкости по тарелке; это вызывает снижение продольного перемешивания и способствует движению жидкости, что приводит к уменьшению гидравлического градиента. Эти тарелки обычно имеют переливы, но существуют и конструкции без переливов.

4) Тарелки прочих типов.

Рис. 1. Барботажные абсорберы с секционированием и с насадкой

а — абсорбер с пассетами; б — абсорбер с секционированием сит-чатыми тарелками; в — абсорбер с насадкой (эмульгационная колонна); 1 — днище пассета; 2— дырчатый колпак; 3— холодильный элемент; 4 — перфорированные перегородки (ситчатые тарелки); 5 — утка; б — насадка; 7 — решетка.

Тарелки перекрестного типа. К этой группе относятся колпачковые, ситчатые, клапанные и колпачково-ситчатые тарелки.

Колпачковые тарелки. На рис.1 показано устройство колпачковой тарелки и колпачков. На каждой тарелке имеются патрубки 1 (см. рис. 1), закрытые сверху колпачками 2. Жидкость перетекает с тарелки на тарелку через переливы 3, причем уровень жидкости на тарелке устанавливается несколько выше верхнего обреза сливного порога 4. Нижняя часть переливного устройства опущена под уровень жидкости, что создает гидравлический затвор, не допускающий прохода газа через перелив. Движение жидкости по тарелке от перелива с вышележащей тарелки к переливу на нижележащую тарелку происходит в горизонтальном направлении. Чтобы жидкость перетекала только через переливы, а не через патрубки, верхние обрезы последних должны быть выше уровня жидкости на тарелке. Колпачки нижними краями погружены в жидкость. Газ проходит по патрубкам 1 в пространства под колпачками и, выходя далее из-под колпачка, барботирует через слой жидкости.

Рис. 2 Колпачковая тарелка и колпачки

1 — патрубки; 2 — колпачки; 3 — переливы; 4 — сливной порог,

а — круглый с прямоугольными прорезями; б — прямоугольный с зубцами.

Различные типы колпачковых тарелок отличаются главным образом конструкцией колпачков. По форме различают круглыеи прямоугольные или туннельные колпачки. Колпачки другой формы применяются редко.

Нижние края колпачков обычно снабжены зубцами или прорезями в виде узких вертикальных щелей. Иногда употребляют колпачки с гладким нижним краем. Ранее придавали большое значение устройству зубцов или прорезей,полагая, что они способствуют лучшему дроблению газа на отдельные струйки и пузырьки. Однако более поздние исследования показали,что при применяемых на практике скоростях газа прорези не оказывают заметного влияния на процесс массопередачи и при гладком нижнем крае колпачка достигается тот же эффект. Основное назначение зубцов и прорезей— устранять односторонний выход газа из-под колпачка в случае отклонения плоскости его нижнего края от горизонтали вследствие перекоса при монтаже.

Колпачки с зубцами и нижним гладким краем устанавливают с некоторым зазором по отношению к плоскости тарелки. Колпачки с прорезями также устанавливают с зазором к этой плоскости, но они могут быть установлены и без него.

Наиболее распространены тарелки с колпачками сравнительно небольшого диаметра (80—150 мм); при загрязненных жидкостях до 200— 300 мм; такие колпачки на тарелке устанавливают обычно в значительном количестве (многоколпачковые тарелки). В некоторых случаях, например при работе с загрязненными жидкостями (в частности, в содовом производстве), применяют одноколпачковые тарелки, на которых устанавливают один колпачок большого диаметра (около 2 м). Такие одноколпачковые тарелки снабжают обычно наружными переливными устройствами.

Ситчатые тарелки. Эти тарелки имеют отверстия диаметром 2—8 мм (иногда применяют щелевые отверстия шириной до 4 мм), через которые проходит газ, барботирующий затем через слой жидкости на тарелке. Уровень жидкости на тарелке поддерживается переливным устройством, аналогичным применяемому в колпачковых тарелках.При нормальных нагрузках по газу жидкость через отверстия не протекает, так как она поддерживается снизу давлением газа. При низкихнагрузках по газу давление газа не может удержать слой жидкости, соответствующий высоте перелива. При этом уровень жидкости устанавливается ниже перелива и жидкость проходит через те же отверстия, через которые движется газ, т. е. тарелка работает в провальном режиме аналогично тарелкам провального типа . В случае еще более низких нагрузок по газу на тарелке отсутствует слой жидкости и она выключается из работы. Таким образом, по сравнению с колпачковыми ситчатые тарелки обладают более узким диапазоном работы.