Описание принципа работы аппарата. Расчет насадочного абсорбера. Определение количества поглощаемого компонента в установке. Характеристика гидравлического сопротивления колонны с насадкой. Особенности выбора конструкционного материала аппарата.
Аннотация к работе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра химической технологииАбсорбцией называют процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем (абсорбентом). Поглощение газа может происходить либо за счет его растворения в абсорбенте, либо в результате его химического взаимодействия с абсорбентом. В данном случае над раствором существует более или менее значительное равновесное давление компонента, и поглощение последнего происходит лишь до тех пор, пока его парциальное давление в газовой фазе выше равновесного давления над раствором.Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, называются абсорберами. Поэтому абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. Исходя из способа создания этой поверхности, абсорбционные аппараты можно подразделить на следующие группы [2]: Поверхностные и пленочные В абсорберах этого типа тесный контакт между фазами достигается путем распыливания или разбрызгивания различными способами жидкости в газовом потоке. Насадочные абсорберы представляют собой колонны, загруженные насадкой из тел различной формы (кольца, кусковой материал, деревянные решетки и т. д.).Количество поглощаемого аммиака (NH3) определяется по формуле: где начальная концентрация в газовой смеси, выраженная в мольных долях, молекулярная масса , ; ? - коэффициент извлечения ; 22,4 - объем, занимаемый 1 кмоль газа, .Конечная концентрация в абсорбенте определяется по формуле: где в абсорбенте, равновесная с начальной концентрацией SO2 в газовой фазе, определяется выражением: где K - коэффициент Генри для водных растворов [4, c.Рабочую скорость газа в абсорбере можно определить, используя критериальную зависимость: Скорость газа определяется по формуле: Скорость газа, соответствующая возникновению режима эмульгирования (считая на полное сечение колонны), определяется уравнением: где средняя плотность газовой фазы при рабочих условиях, ; вязкость воды при рабочих условиях, МПА*с; плотность воды при рабочих условиях, ; L - расход абсорбента, ; расход газа, . Средняя плотность газовой смеси определяется по формуле: где средняя плотность газовой смеси при рабочих условиях, ;( = 0°С = 273 К); Т - температура, К; П0 = 760 мм рт. ст. Средняя концентрация определяется по формуле: Средняя концентрация воздуха определяется по формуле: Средняя плотность газовой смеси определяется по формуле: Средняя молекулярная масса газовой смеси определяется по формуле: Расход газа определяется по формуле: Вязкость газовой смеси при рабочих условиях определяется по формуле: Где коэффициенты динамической вязкости соответственно , воздуха при температуре абсорбции t=25°С [4, с.Для начала определения высоты колонны, необходимо определить: среднюю движущую силу, коэффициент массопередачи и высоту насадки.Движущая сила процесса внизу колонны определяется по формуле:
где на входе в абсорбер, давление в газе, равновесном с жидкостью, вытекающей из абсорбера. давление на входе в абсорбер определяется по формуле:
Конечная концентрация в жидкости, выраженная в мольных долях, определяется по выражению:
Парциальное давление в газе, равновесном с жидкостью, вытекающей из абсорбера, определяется по формуле:
Тогда движущая сила внизу колонны составит:Движущая сила процесса вверху колонны определяется по формуле: ,
где в газе, выходящем вверху из абсорбера, давление в равновесном с водой газе. давление на входе в газе, выходящем вверху из абсорбера, определяется по формуле:
Так как на орошение абсорбера подается чистая вода, то парциальное давление в равновесном с водой газе равно нулю ( ); отсюда движущая сила процесса абсорбции на верху колонны будет равна: Средняя движущая сила абсорбции:Коэффициент массоотдачи со стороны газа определяется по формуле: Критерий Рейнольдса в газовой фазе определяется по формуле: Коэффициент диффузии при рабочих условиях определяется по формуле: Критерий Прандтля - по формуле: Критерий Нуссельта - по формуле: Среднее парциальное давление инертного газа определяется по формуле: Определяем коэффициент массоотдачи со стороны газа по формуле: Коэффициент массоотдачи со стороны жидкости (жидкостной пленки) определяется по формуле: Определяем критерии Re, Pr и Ga в жидкой фазе.Находим высоту насадки:
Высоту колонны в целом определяем по формуле:Гидравлическое сопротивление насадочной колонны определяется по формуле: Сопротивление орошаемой насадки определяется по формуле: Сопротивление сухой насадки на один метр высоты составит: Сопротивление орошаемой насадки для точки подвисания: Потеря давления на преодоление местных сопротивлений в колонне определяется по формуле: Потеря давления на преодоление местных сопротивлений входа и выхода газового потока в колонне определяется по формуле: Согласно [4, с.
План
Содержание
Введение
1. Описание принципа работы аппарата
2. Расчет насадочного абсорбера
2.1 Определение количества поглощаемого компонента в абсорбере
2.2 Определение расхода абсорбента
2.3 Определение диаметра абсорбера
2.4 Определение высоты колонны
2.4.1 Определение движущей силы внизу колонны
2.4.2 Определение движущей силы вверху колонны
2.4.3 Определение коэффициента массопередачи
2.4.4 Определение высоты насадки и высоты всей колонны
2.5 Гидравлическое сопротивление колонны с насадкой
2.6 Расчет вспомогательного оборудования
2.6.1 Расчет газодувки
2.6.2 Расчет насосной установки
2.7 Выбор конструкционного материала аппарата
Заключение
Литература насадочный абсорбер аппарат гидравлический