Расчет насадочного абсорбера - Курсовая работа

Абсорбцией называют процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидким поглотителем - абсорбентом. Если поглощаемый газ - абсорбтив - химически не взаимодействует с абсорбентом, то такую абсорбцию называют физической (непоглощаемую составную часть газовой смеси называют инертом, или инертным газом). Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое соединение, то такой процесс называют хемосорбцией. Десорбцию газа проводят отгонкой его в токе инертного газа или водяного пара в условиях подогрева абсорбента или снижения давления над абсорбентом. В промышленности абсорбцию применяют для решения следующих основных задач: 1) для получения готового продукта (например, абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция HCL с получением хлороводородной кислоты, абсорбция оксидов азота водой в производстве азотной кислоты и т. д.); при этом абсорбцию проводят без десорбции;Геометрические размеры колонного массообменного аппарата определяются в основном поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.Массу переходящего из газовой смеси в поглотитель этилового спирта М находят из уравнения материального баланса:

Пересчитаем концентрации и нагрузки по фазам в выбранной для расчета размерности:

Переведем мольные концентрации в массовые:

Уравнение равновесной линии процесса имеет вид:

Рассчитаем равновесные концентрации:

Конечную рабочую концентрацию спирта в воде определяем из уравнения материального баланса, используя данные по равновесию:

Отсюда:

Тогда

Находим расход инертной части газа:

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту :

Расход поглотителя (воды) равен:

Тогда соотношение расходов фаз, или удельный расход поглотителя, составит:Принимая модель идеального вытеснения, движущую силу определяют по формуле: 1.3 Расчет коэффициента массопередачи Коэффициент массопередачи находят по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений: поглотитель абсорбер массопередачаПредельную скорость газа, выше которой наступает захлебывание насадочных абсорберов, можно рассчитать по формуле: Значение коэффициентов для хордовой насадки: А=0, В=1.75 Диаметр абсорбера находят из уравнения расхода: Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера . Плотность орошения (скорость жидкости) рассчитывают по формуле: При недостаточной плотности орошения и неправильной организации подачи жидкости поверхность насадки может быть смочена не полностью, а часть смоченной поверхности практически не участвует в процессе массопередачи.Критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке: Коэффициент диффузии спирта в воздухе можно рассчитать по формуле: Выразим в выбранной для расчета размерности: Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе находят по уравнению: Выразим в выбранной для расчета размерности: Находим коэффициент массопередачи по газовой фазе :Высота насадки, необходимая для создания этой поверхности:Необходимость расчета гидравлического сопротивления обусловлена тем, что оно определяет энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер.На линии нагнетания имеется один отвод под углом 90°. а) Выбор трубопровода Тогда диаметр трубопровода равен: Примем, что трубопровод стальной, коррозия незначительная. б) Определение потерь на трение и местные сопротивления. Т.о. в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет следует проводить по формуле: Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений отдельно для всасывающей и нагнетательной линий. Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии: Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле: Для нагнетательной линии: 1. отвод под углом 90°: ? =0,09 (А=1, В=0,09) Сумма коэффициентов местных сопротивлений на нагнетательной линии: Потерянный напор на нагнетательной линии: Общие потери напора: в) Выбор насоса: Находим напор насоса по формуле: Подобный напор при заданной производительности обеспечивается центробежными насосами .Учитывая, что центробежные насосы широко распространены в промышленности ввиду достаточно высокого к. п. д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.Тогда диаметр трубопровода находится по формуле: Критерий Рейнольдса для потока в трубопроводе: Примем, что трубы стальные, новые. Сумма коэффициентов местных сопротивлений: Гидравлическое сопротивление трубопровода определим по формуле: Избыточное давление, которое должен обеспечить вентилятор для преодоления гидравлического сопротивления аппарата и трубопровода, равно: Полезная мощность вентилятора находим по формуле: Принимая , найдем мощность на валу двигателя: Устанавливаем, что полученным данным лучше всего удовлетворяет вентилятор В - Ц 14 - 46 - 6, который характеризуется Q=5,28 , .

СОДЕРЖАНИЕ

1. РАСЧЕТ НАСАДОЧНОГО АБСОРБЕРА

1.1 Определение массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя

1.2 Расчет движущей силы

1.4 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера

1.6 Расчет коэффициентов массоотдачи

1.7 Определение поверхности массопередачи и высоты абсорбере

1.8 Расчет гидравлического сопротивления абсорбера

2. РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1 Расчет насоса

2.2 Расчет вентилятора

2.3 Расчет холодильника

2.4 Расчет теплообменника - подогревателя

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК