Абсорбционная установка

=1.647 · 10^-5  Па · с

 

24. Кинетические коэффициенты процесса :

=5651.9

D = 13.8 ·10^-6   [1, стр. 71, табл. 11-2]

=1,53 · 10^-6

=0,7535

=0,0195

=3445 

=0,117

=6534,9

D = 1.8 ·10^-9   [1, стр. 71, табл. 11-2]

=555,6

=118560,8

=0,249

 

25. Рабочая площадь тарелки без учета площади двух переливов

=0,904 м²

 

26. Величина отношения рабочей площади тарелки к поперечному сечению колонны

=0,8

27. По справочным или расчетным данным в координатах     y-x строится график равновесной зависимости y^p= f(x) , выражающей связь концентраций поглощаемого компонента в газовой и жидкой фазах, находящихся в равновесии. Здесь же наносится прямая рабочая линия процесса абсорбции, выражающая связь рабочих концентраций, по 2       точкам прямой [т.1 ( у _мн, х_мк), т.2 ( у_мк , Х_мн )]   . Примечание:  у, х   - относительные, мольные концентрации.

 

                     

x	y	p	Mpx	y*	Ap	Kyf	My	Cy	Xcp	BC	yk	x'
0,00200	0,53800	0,545	134,674	0,266
0,00189	0,50964	0,516	134,310	0,250	139,063	0,00171	0,00976	1,00981	0,00194	0,25667	0,50712	0,00194
0,00178	0,48128	0,488	133,948	0,235	138,313	0,00172	0,00981	1,00986	0,00183	0,24377	0,47888	0,00183
0,00167	0,45292	0,459	133,587	0,220	137,569	0,00173	0,00986	1,00991	0,00172	0,23080	0,45063	0,00172
0,00156	0,42456	0,430	133,229	0,205	136,831	0,00174	0,00992	1,00997	0,00161	0,21774	0,42239	0,00161
0,00145	0,39620	0,401	132,873	0,190	136,099	0,00175	0,00997	1,01002	0,00150	0,20461	0,39415	0,00150
0,00133	0,36784	0,373	132,518	0,175	135,373	0,00176	0,01002	1,01007	0,00139	0,19140	0,36591	0,00139
0,00122	0,33948	0,344	132,166	0,160	134,653	0,00177	0,01007	1,01012	0,00128	0,17811	0,33767	0,00128
0,00111	0,31112	0,315	131,815	0,145	133,938	0,00178	0,01013	1,01018	0,00117	0,16474	0,30944	0,00117
0,00100	0,28276	0,286	131,466	0,130	133,229	0,00179	0,01018	1,01023	0,00106	0,15130	0,28121	0,00106
0,00089	0,25440	0,258	131,119	0,115	132,526	0,00180	0,01023	1,01028	0,00095	0,13778	0,25298	0,00095
0,00078	0,22603	0,229	130,774	0,101	131,828	0,00181	0,01029	1,01034	0,00083	0,12419	0,22475	0,00083
0,00067	0,19767	0,200	130,431	0,086	131,136	0,00182	0,01034	1,01039	0,00072	0,11052	0,19653	0,00072
0,00056	0,16931	0,172	130,089	0,072	130,449	0,00183	0,01039	1,01045	0,00061	0,09677	0,16830	0,00061
0,00045	0,14095	0,143	129,749	0,057	129,767	0,00184	0,01045	1,01050	0,00050	0,08296	0,14008	0,00050
0,00034	0,11259	0,114	129,411	0,043	129,091	0,00185	0,01050	1,01056	0,00039	0,06907	0,11186	0,00039
0,00022	0,08423	0,085	129,075	0,029	128,42	0,00185	0,01055	1,01061	0,00028	0,05511	0,08365	0,00028
0,00011	0,05587	0,057	128,740	0,014	127,755	0,00186	0,01061	1,01066	0,00017	0,04107	0,05543	0,00017
0,00000	0,02700	0,027	128,402	0,000	127,088	0,00187	0,01066	1,01072	0,00006	0,02671	0,02671	0,00006
		Па	Па

        ;                           l=255.5 ;              ;                         a=0.972  [1, стр. 604]

       ;                ;               при х_{cp i} ;        b=0.08724    

               

28. Разбивается интервал изменения рабочих концентраций в колонне на участки, в пределах которых равновесную зависимость можно считать прямолинейной. Для каждого участка изменения концентраций определяется тангенс угла наклона равновесной линии

29. Рассчитывается коэффициент массопередачи для каждого участка изменения концентраций         

30. Находятся числа единиц переноса для этих же участков изменения концентраций

31. Для найденных значений чисел единиц переноса вычисляют зна-

чение величины С_yi

32. Вычисляется среднее значение концентрации абсорбируемого компонента в абсорбенте для каждого участка

                                  

33.  Для средних значений концентраций   x_ср,i    строится ряд прямых линий A₁ C₁; А₂С₂ ; A₃C₃    и т.д., параллельных оси ординат.

34.  Рабочая концентрация газа на тарелке над жидкостью   состава x_ср,i    будет всегда меньше равновесной. Этим концентрациям будут соответствовать точки    В₁   ;   B₂   ;   В₃    и т.д., лежащие на отрезках A₁ C₁; А₂С₂ ; A₃C₃    , ниже точек   А₁ ;A₂ ;A₃ и т.д. Положения этих точек определяются из выражения       

35.   На диаграмме   y-x    от точек   С    на кривой равновесия откладываются найденные отрезки BC  и через полученные точки В₁;В₂ ; В₃ и т.д. наносится кривая, являющаяся кинетической линией процесса.

36.   Между найденной кинетической и рабочей линиями проводится ступенчатое построение ломаной линии в пределах концентраций Х_н и Х_к  .    Число ступеней этой ломаной линии дает число тарелок абсорбционной колонны    N_общ

37. Общее сопротивление тарелок в колонне

38. Расчет числа люков:

Разместим люки через  каждые 6 тарелок:

n=5.667

Принимаем 6 люков (1 люк  над 34-й тарелкой)

38. Общая высота колонны определяется        

      мм            

 

 

3.2. Выбор  типа контактного устройства.

Контактное устройство по заданию - ситчатая тарелка. Выбираем тарелку ТС-Р2 для диаметра 1200 мм. Количество секций - 2, периметр слива L=884 мм, диаметр отверстия 5 мм, шаг между отверстиями - 10 мм

Приемный и сливной карманы занимают 10.53% плошали тарелки, суммарная 
площадь всex отверстий - 10% [3, стр. 216]

Проверяем выбранное  расстояние между тарелками:   минимальное расстояние между ними должно быть равным:

H_min=     H_min=0.073м

Выбранное расстояние между тарелками Н=500м подходит.

4. Расчет проходного диаметра  штуцеров и выбор фланцев

4.1 Штуцер  для выхода смеси из колонны

Gc = Ls                         Gc = 443,9

Vc = Gc/ρc                              Vc = 0.482

dc =                         dc = 0,35м

где Vc-объемный расход смеси,м³/c;

wc – скорость потока, т.к. смесь поступает из колонны под напором, принимаем скорость потока равной 5 м/с.

Gc – массовый расход смеси, м³/с;

рc – плотность смеси кг/ м³ ;

Принимаем диаметр  штуцера dc = 400 мм.

 

4.2 Штуцер для выхода газа из колонны.

=0,219 м³/с

=0,136

где: Vг – объемный расход газа, м³/с;

wг – скорость потока газа принимаем равным 15 м/с;

Vнг – объемный расход газа при нормальных условиях,  м³/с;

Принимаем диаметр штуцера dг = 200 мм;

 

4.3 Штуцер для входа газовой смеси в колонну.

=0,169

где:

wгc – скорость потока газовой смеси принимаем равным 15 м/с;

Vгс – объемный расход газовой смеси,  м³/с;

Принимаем диаметр штуцера dгс = 200 мм;

 

4.4 Штуцер  для входа жидкости в колонну.

=0,482  м³/с

=0,35

где: Vж – объемный расход жидкости, м³/с;

wг – скорость потока жидкости принимаем равным 5 м/с;

Lа – мольный расход жидкости,  кмоль/ч;

Принимаем диаметр штуцера dж = 400 мм;

 

4.5 Изготовление штуцеров и выбор фланцев.

Для упрощения конструктивных деталей колонны, будем изготовлять штуцера из отрезков труб соответствующих диаметров. Внешний вылет штуцеров составляет ≈1,5 от диаметра штуцера, внутренний ≈ 0,3. Чтобы предупредить попадание жидкости во внутреннее пространство штуцера, подающего циркуляционный пар, труба, из которой он изготовлен, обрезается под углом книзу.

К выступающим отрезкам труб привариваются фланцы плоские  стальные [5, стр. 54]

 

5. Выбор  насосов и вентиляторов

 

5.1 Вентилятор для подачи  исходной газовой смеси: 

Q = Vгв = 0.336      м³/с

Выбираем центробежный вентилятор марки Ц1-1450 [3, стр. 42, табл. 9].

 

 

5.2 Насос для подачи жидкостной смеси в колонну десорбции и насос для подач1 дкости в колонну абсорбции:

О = Vж = 0.482    м³/с

Выбираем осевой насос марки ОВ8-47 [3, стр. 40, табл. 4].

 

6. Расчет  кожухотрубчатого теплообменника (водяного холодильника).

Расход жидкости из десорбера:

=479

Примем температуру  воды на входе и выходе из холодильника:

Вода из десорбера, С:  40   à 20    t_{вд н} = 40 °С    t_{вд к} = 40 °С

Охлаждающая вода, С 30   à 10     t_{ов н} = 10 °С    t_{ов к} = 30 °С

Найдем среднюю разность температур:

Δt_б = t_{вд н} - t_{ов к} = 10 °С

Δt_м =  t_{вд к} - t_{ов н} = 10 °С

= 10 °С

Свойства воды при  средних температурах [4, стр. 512, табл. XXXIX]

Средние температуры  охлаждающей жидкости:

t₂₀ = 20 °С                                             t₃₀ = 30 °С   

Плотность:

ρ₂₀ = 998 кг/м³                                               ρ₃₀ = 996 кг/м³

Теплоемкость:

с₂₀ = 4190 Дж/кг·К                                      с₃₀ = 4180 Дж/кг·К

Теплопроводность:

λ₂₀ = 0,599 Вт/м·К                                       λ ₃₀ = 0,618 Вт/м·К

Динамическая вязкость:

μ₂₀ = 10^-3 Па·с                                               μ ₃₀ = 8,04·10^-3 Па·с

Значение критерия Прандтля:

Рг₂₀ = 7,02                                                       Рг ₃₀ = 5,42

 

6.2 Тепловой  расчет

6.2.1 Тепловая нагрузка аппарата:

=42·10⁶  Вт

6.2.2 Расход охлаждающей  воды:

=502,9  кг/с

6.2.3 Предварительный расчет холодильника

Рассчитаем кожухотрубный  теплообменник с трубами диаметром 25х2 мм и шагом труб 32 мм.

Зададимся значниями Re:

Re = 20000

d1 = 0.021  м

d2 = 0.025  м

Найдем коэффициенты теплоотдачи:

1. В трубном пространстве

Pr = 5,42

Pr_ст = 7,02

ε₁ = 1 [4, стр. 157, табл. 4-3]

=112,4

=3307,8 

Выберем теплообменник:

По каталогу ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШа, 1991г., «Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения» принимаем наиболее близкий к ориентированному значению площади поверхности теплообменник типа ТН, группа 101. исполнение 51-58, шестиходовой, с двумя эллиптическими крышками, диаметром кожуха 2200 мм, длиной труб - 6000мм, диаметром труб 25x2 мм и поверхностью теплообмена 1800 м² - три штуки.         [7]

Проводим поверочный расчет выбранного теплообменника:

L = 6          D = 2.2 м² 

n = 3876 штук

1) В трубном пространстве:

=0,357 м/с

=9318,8

Pr=5.42

Pr_ст = 7,02

ε₁ = 1

=72.7

=2139.9 

2. В межтрубном пространстве

=1,899  м²

=0,265 м/с

=0,024  м

=6461,5

Pr=7,02

Pr_ст = 5,42

ε_φ = 0,6

=85,2

=2042,4 

λ_ст = 17,5 

=933,5 

Поверхность теплообмена:

=4514,6   м²

Имеется запас по площади: (1800x3-4514.6)/4514.6= 19.6%

Запас по площади достаточный и не слишком велик, что экономически оправдано.

Толщина обечайки кожуха теплообменника по рекомендации каталога ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШа, 1991г., «Кожухотрубчатые теплообменные аппараты общего и специального назначения» принимаем 10 мм.

Диаметры штуцеров для входа и выхода охлаждающей воды но каталогу - 700 мм Диаметр штуцеров для входа и выхода охлаждаемой жидкости но каталогу - 500 мм

 

6.3 Расчет трубных решеток и фланцев кожуха.

 Толщина трубной решетки, исходя из закрепления труб развальцовкой с обваркой, определяется из условия:

tp = 32 мм                                dн = 25 мм

Sp = 0,125 · dн + 5                  Sp = 8.1 мм

где:  dн – наружный диаметр трубы, равный 25 мм;

tp – шаг между трубами, равный 32 мм;

   

В соответствии с ГОСТ 28759.2 - 90 «Фланцы сосудов и аппаратов  плоские приварные» для конденсатора с D = 2200 мм и Ру = 1 МПа толщина фланцев равна 40 мм. Так как фланцы у нас являются одной деталью с трубной решеткой, то толщина ее, соответственно, тоже 40 мм.

 

Список литературы:

1. В.М. Рамм. «Абсорбция гаэов».М., «Химия», 1976г.

2. «Расчет тарельчатых абсорбционных колонн» под ред. В А. Иванова, Москва, 1985. ;

3. «Основные процессы и аппараты химической технологии», пособие по проектированию под ред. Ю. И. Дытнерского. М, «Химия» 1991 г.

4.  К.Ф. Павлов, П.  Г. Романков, А. А. Носков. «Примеры  и задачи по курсу процессов  и аппаратов химической технологии».  Л., «Химия», 1976г.

5.   А. А. Лащинский,  А. Р. Толчинский. «Основы конструирования  и расчета химической аппаратуры».  М, 1968г.

6   Отраслевой стандарт  ОСТ 26-808-73.

7.   Каталог «Кожухотрубчатые  теплообменные аппараты общего  и специального назначения». М„  «ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ», 1991г.

8.   Каталог «Емкостная  стальная сварная аппаратура». М., «ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ», 1969г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение

Расчет тарельчатой абсорбционной колонны

Порядок расчета

Выбор типа контактного устройства                              

Расчет проходного диаметра штуцеров колонны и выбор фланцев

Выбор насосов и вентиляторов

Расчет кожухотрубчатого теплообменника

Определение данных для  расчета 

Тепловой расчет

Расчет трубных решеток  и фланцев кожуха

Список литературы