Общие способы интенсификации процесса абсорбции. Физическая сущность процесса. Технологический расчет абсорбера. Типы и основные размеры корпусов емкостных аппаратов. Механический расчет аппарата на прочность. Выбор и расчет вспомогательного оборудования.
Аннотация к работе
В химической технологии широко распространены и имеют важное значение процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. Путем переноса одного или нескольких компонентов из фазы в фазу можно разделять как гетерогенные так и гомогенные системы (газовые смеси, жидкие растворы и др.), причем наиболее часто процессы массопередачи используют для разделения гомогенных систем. Абсорбция относится к первой группе процессов массопередачи - процесс, в котором участвуют минимально три вещества: одно образует первую фазу, другое - вторую фазу, а третье представляет собой распределяемое между фазами вещество.Они используются для решения задач разделения жидких и газовых смесей, концентрирования, защиты окружающей среды (очистка сточных вод и отходящих газов). В частности, для получения готового продукта, разделения смесей, улавливания ценных компонентов в химической технологии, также для очистки и обесцвечивания растворов в пищевой промышленности используются процессы абсорбции, ректификации и охлаждения газа. В этом случае в качестве поверхности контакта двух фаз (массообменной поверхности) выступает поверхность инородных тел - насадка, которую укладывают различными способами. В насадочных колоннах для создания развитой поверхности контакта фаз газ пропускают через колонну с насадкой, орошаемую жидкостью. Жидкость стекает по насадке в виде пленки, газ движется противотоком.Рисунок 2.1-Технологическая схема процесса: Поступающий на абсорбцию газ подается в нижнюю часть колонны 1.1, предварительно поступая в холодильник 4, где охлаждается, равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент. Вода подается насосом 2 в верхнюю часть колонны 1.15 и равномерно распределяется по поперечному сечению абсорбера с помощью питающей тарелки.Насадочные абсорберы представляют собой колонны, загруженные насадкой из тел различной формы. Соприкосновение газа с жидкостью происходит в основном на смоченной поверхности насадки, по которой стекает орошающая жидкость. Течение жидкости по насадке носит в основном пленочный характер, вследствие чего насадочные абсорберы можно рассматривать как разновидность пленочных. Однако в насадочных абсорберах пленочное течение жидкости происходит по высоте элемента насадки. В насадочной колонне 1 насадка 3 укладывается на опорные решетки 4, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости, которая достаточно равномерно орошает насадку 3 с помощью распределителя 2 и стекает по поверхности насадочных тел в виде тонкой пленки вниз.Материалы для изготовления химических аппаратов и машин нужно выбирать в соответствии со спецификой их эксплуатации, учитывая при этом возможное изменение исходных физико-химических свойств материалов под воздействием рабочей среды, температуры и протекающих химико-технологических процессов. При выборе материала для изготовления аппарата или машины необходимо учитывать механические свойства материала, химическую стойкость против разъедания, теплопроводность и другие. Главным же требованием для материалов химических аппаратов в большинстве случаев является коррозионная стойкость, так как коррозионная стойкость материала определяет долговечность химического оборудования.Примечание: Расчет ведется для противоточной схемы движения рабочих потоков, каждая из взаимодействующих фаз - бинарный раствор, абсорбция изотермическая. Концентрация (равновесная концентрация поглощаемого компонента в поглотителе, соответствующая концентрации его в газовой фазе на входе в абсорбер) определяется из условия равновесия: [9], (5.6) кг Cl2/кг воды; (5.7) где - коэффициент распределения 3 Содержание поглощаемого компонента в поглотителе на выходе из абсорбера определяется из уравнения материального баланса: ; (5.15) кг Cl2/кг воды. Скорость газа: Сначала рассчитывается фиктивная скорость газа в точке захлебывания: [9], (5.18) где А=0,022 для насадки из колец [1], - удельная поверхность насадки (для керамических колец 5 Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе: Для расчета коэффициента массоотдачи в жидкой фазе в абсорбере с неупорядоченной насадкой при пленочном режиме используется критериальное уравнение: [9]; (5.30)Расчетную температуру стенки емкости TR принимаем, согласно [2, с.8], равной температуре среды в емкости: ; Коэффициент прочности сварных швов согласно [2, с.12], принимаем равным 1, поскольку основные сварные швы в емкости являются стыковыми и тавровыми и выполняются с двухсторонним сплошным проваром автоматической или полуавтоматической сваркой. Толщина стенки цилиндрической обечайки емкости, находящейся под действием внутреннего избыточного давления [2, с. Толщина стенки эллиптических днищ, находящихся под действием внутреннего избыточного давления [2, с. , Поскольку коэффициент ослабления днища отверстием меньше коэффициента сварного шва , в дальнейшем за расчетное значение коэффициента ослабления принимаем ?р=?0.Емкостные аппараты, представляющие собой цилиндрические горизонтальные и вертикальные (в соотнош
Введение
В химической технологии широко распространены и имеют важное значение процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. Путем переноса одного или нескольких компонентов из фазы в фазу можно разделять как гетерогенные так и гомогенные системы (газовые смеси, жидкие растворы и др.), причем наиболее часто процессы массопередачи используют для разделения гомогенных систем.
Процессы массопередачи обычно обратимы. Причем направление перехода вещества определяется концентрациями вещества в фазах и условиями равновесия.
Абсорбция относится к первой группе процессов массопередачи - процесс, в котором участвуют минимально три вещества: одно образует первую фазу, другое - вторую фазу, а третье представляет собой распределяемое между фазами вещество. Вещества, составляющие каждую из фаз, являются лишь носителями распределяемого вещества и сами не переходят из фазы в фазу.
В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для очистки этих смесей от примесей.
Области применения абсорбционных процессов в химической и смежных отраслях промышленности весьма обширны: Получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью, разделение газовых смесей для выделения одного или нескольких ценных компонентов смеси, очистка газа от примесей вредных компонентов, улавливание ценных компонентов из газовой смеси для предотвращения их потерь, а также по санитарным соображениям. Выбор способа разделения газа определяется технико-экономическими соображениями. Обычно абсорбция предпочтительнее в тех случаях, когда не требуется очень полного извлечения компонента.