ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ АБСОРБЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

ВВЕДЕНИЕ.

    В настоящее время абсорбционные процессы широко распространены в химической технологии и являются одной из основных технологических стадий ряда производств: серной, соляной, азотной кислот; коксохимии и переработки нефти. Кроме того, абсорбционные процессы являются основными при санитарной очистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей, так как на сегодняшний день, остро стоит вопрос ухудшения экологической обстановки в стране. Например, этот процесс широко используется при химической переработке древесины и.т.д.

В данном курсовом проекте рассматривается процесс абсорбции сероводорода из воздушной смеси водой. В результате, на выходе из абсорбера, получается так называемая сероводородная кислота, широко используемая как в промышленности, так и в народном хозяйстве.  Целью курсового проекта является выполнение проекта абсорбционной установки для поглощения водой H₂ S из его смеси с воздухом.

Основными задачами при выполнении курсового проекта являются:

·   аналитический сбор литературы;

· расчет абсорбционной колонны;

· расчет холодильника абсорбента;

· построение технологической схемы абсорбционной колонны;

· выполнение чертежа колонны.

 

Абсорбцией называется процесс избирательного поглощения компонентов из газовой или паровой смеси жидким поглотителем, в котором

данный компонент растворим.

Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа (пара) не сопровождается химической реакцией. Абсорбция протекает до тех пор, пока парциальное давление поглощаемого компонента в газовой (паровой) фазе остаётся выше равновесного давления над раствором. При хемосорбции (абсорбции, сопровождаемой химической реакцией) поглощаемый компонент вступает в необратимую химическую реакцию с поглотителем и образует химическое соединение.

Физическая абсорбция обычно обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощаемого газа из раствора - десорбция. Десорбцию газа проводят отгонкой его в токе инертного газа или водяного пара в условиях подогрева абсорбента или снижении давления над абсорбентом. Сочетание абсорбции и десорбции позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенный газ в чистом виде.

В промышленности абсорбцию применяют для решения следующих основных задач:

1) для получения готового продукта

2) для выделения ценных компонентов из газовых смесей

3) для очистки газовых выбросов от вредных примесей .Абсорбцию применяют при очистке технологических газов, когда присутствие примесей недопустимо для дальнейшей переработки газа(например, очистка коксового и нефтяного газов от ).

4) для осушки газов, когда в абсорбционных процессах участвуют две фазы - жидкая и газовая - и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции), причем инертный газ и поглотитель являются только носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах и в этом смысле в массопереносе не участвуют.

Аппараты, в которых проводят процессы абсорбции, называют абсорберами.

Для проведения процесса абсорбции применяют абсорбционные установки, основным элементом которых являются абсорбционные аппараты.

Абсорбционные аппараты классифицируются в зависимости от технологического назначения, давления и вида внутреннего устройства, обеспечивающего контакт газа (пара) и жидкости.

По технологическому назначению абсорбционные аппараты подразделяются на аппараты установок осушки, очистки газа, газораспределения и т.д.

В зависимости от внутреннего устройства различают тарельчатые, насадочные, распылительные, роторные (механические), поверхностные и каскадные абсорберы. Наиболее широко распространены тарельчатые и насадочные аппараты.

В зависимости от применяемого давления аппараты подразделяются на вакуумные, атмосферные и работающие под давлением выше атмосферного.

При выборе типа аппарата следует учитывать технологические требования к процессу и его экономические показатели.

В данном курсовом проекте, был выполнен проект абсорбционной установки насадочного типа.

Насадочные колонны – наиболее распространенный тип абсорберов. Преимуществом их является простота устройства, особенно важная при ра­боте с агрессивными средами, так как в этом случае требуется защита от кор­розии только корпуса колонны и поддерживающих насадку решеток, на­садка же может быть выполнена из химически стойкого материала. Важным пре­имуществом насадочных колонн более низкое, чем в барботажных аб­сорбе­рах, гидравлическое сопротивление.

При выполнении проектирования колонны, большое значение имеет правильный выбор насадки.

Для того чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим основным требованиям: 1) обладать большой поверхностью в единице объема; 2) хорошо смачиваться орошаемой жидкостью; 3) оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку; 4) равномерно распределять орошающую жидкость; 5) быть стойкой к химическому воздействию жидкости и газа, движущихся в колонне; 6) иметь малый удельный вес; 7) обладать высокой механической прочностью; 8) иметь невысокую стоимость.

Наиболее распространенным видом насадки являются специально приготовленные тела различной формы, обеспечивающие более равномерное орошение.Насадок, полностью удовлетворяющих всем указанным требованиям, не существует, т.к., например, увеличение удельной поверхности насадки влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления аппарата и снижение предельных нагрузок. В промышленности применяют разнообразные по форме и размерам насадки , которые в той или иной мере удовлетворяют требованиям, являющимся основными при проведении конкретного процесса абсорбции.

 В данном курсовом проекте была выбрана насадка типа Керамические кольца Рашига 25x25x3 мм, поскольку процесс абсорбции сероводорода водой происходит сравнительно легко, исходное сырьё не загрязнено механическими примесями.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

 

1. Количество перерабатываемой смеси – V =0,8 .

2. Начальная концентрация в смеси –  =10 масс %

Конечная концентрация  в смеси – =0,5 масс %

4. Избыток абсорбента – 5 %, следовательно, ε=1,05

5. Давление абсорбции – П = 0,3МПа.

6. Температура абсорбции – t = 25 °С.

7. Начальная концентрация  в абсорбенте –  =0 масс. %

 

Определить:

Количество поглощаемого газа – G ,

Расход абсорбента – L,

Диаметр абсорбера – , м

Высоту колонны – ,м

гидравлическое сопротивление- , кПа

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ КОЛОННЫ

Расчет насосной установки

В соответствии с расчетом и необходимой высотой абсорбционной

колонны принимаем следующие исходные данные для расчета насосной

установки.

Производительность по абсорбенту – L =11,8 кг/с

Высота подъема – Н = 25 м

Избыточное давление перед распылителем-

Па

Плотность абсорбента (воды)-

Общий КПД насосной установки- =0,6.

Длина трубопровода Н=20 м.

Скорость жидкости в трубопроводах допускается в пределах от 0,8 до 2,5 м/c. Принимаем  

Тогда диаметр трубопровода по формуле :

=0,086 или 86 мм. (9.3)

Принимаем стандартный трубопровод диаметром

Уточняем скорость движения жидкости:

 

Давление, развиваемое насосом, определяется по формуле:

 (9.5)

где -затраты на создание скорости потока в трубопроводе, Па; - потеря давления на преодоление местных сопротивлений и трения,Па; -затрата давления на подъем жидкости,Па; -избыточное давление перед распылителем,Па.

Затраты на создание скорости потока в трубопроводе определяется по формуле:

Потеря давления на преодоление местных сопротивлений и трения определяется по формуле:

 (9.6)

где -коэффициент трения; -коэффициенты местных сопротивлений. Значения коэффициентов местных сопротивлений заносим в таблицу.

Определим режим движения воды:

 

где - коэффициент динамической вязкости воды при , согласно [8.c.556]

При отношении  и  коэффициент сопротивления трения будет равен:  Значения коэффициентов местных сопротивлений, взятые из [3,c.520-522], сведены в таблицу1. Отношение площадей водопровода и колонны составит: 0,0045.

Таблица 1. – Значение коэффициентов местных сопротивлений

 

Вид местного сопротивления
Вход в трубу с острыми краями	0,5
Выход из трубы	1,0
Вентиль нормальный
Отвод(при )
Внезапное расширение	1,0
Внезапное сужение	0,5
Всего	14,44

 

 

Тогда потеря давления на преодоление местных сопротивлений и трения составит:

Затрата давления на подъем жидкости определяются по формуле:

        

 (9.7)

где Н=24 м- высота подъема.

 

Тогда давление, развиваемое насосом, будет равно:

 

Определяем мощность, потребляемую двигателем насоса, по формуле:

 (9.8)

Устанавливаем центробежный насос [4, с. 38] марки -X20/18 со следующими характеристиками: производительность V = ;напор H = 10,5 м вод. ст. (расчетная 22,9 м вод. ст.); число оборотов n = тип электродвигателя АО2-31-2: мощность двигателя

 

Заключение.

 

В данном курсовом проекте был выполнен технологический расчет абсорбционной установки непрерывного действия для поглощения H₂S из газовой смеси. Сероводород с одной стороны, является ценным веществом, применяемым во многих отраслях химической промышленности, с другой стороны он зачастую является вредной примесью, например в нефтяном и коксовом газе.

Выбранная технологическая схема абсорбционной установки непрерывного действия. Для данной установки была выбрана противоточная технологическая схема процесса абсорбции, как наиболее эффективная.  

В разделе описания физико-химических свойств компонентов подробно рассмотрены основные свойства рабочих сред - воды и сероводорода. При использовании современных реагентов и фильтров возможно улучшение характеристик рабочих сред, в частности, снижение жесткости и коррозионной активности воды. Это, в свою очередь, позволит сократить уровень загрязненности элементов установки, повысить производительность и продлить срок эксплуатации оборудования.

Выбор вспомогательного оборудования - газодувки для подачи исходной смеси и насоса для подачи абсорбента – воды - был осуществлен с в соответствии с техническими и санитарно-гигиеническими требованиями.

Рассчитанная абсорбционная установка непрерывного действия для поглощения сероводорода из газовой смеси удовлетворяет техническому заданию и может быть использована в производстве сероводородной кислоты, а также для очистки технологических и горючих газов и может быть рекомендована для использования на предприятиях коксохимической и нефтеперерабатывающей промышленности.

 

 

ВВЕДЕНИЕ.

    В настоящее время абсорбционные процессы широко распространены в химической технологии и являются одной из основных технологических стадий ряда производств: серной, соляной, азотной кислот; коксохимии и переработки нефти. Кроме того, абсорбционные процессы являются основными при санитарной очистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей, так как на сегодняшний день, остро стоит вопрос ухудшения экологической обстановки в стране. Например, этот процесс широко используется при химической переработке древесины и.т.д.

В данном курсовом проекте рассматривается процесс абсорбции сероводорода из воздушной смеси водой. В результате, на выходе из абсорбера, получается так называемая сероводородная кислота, широко используемая как в промышленности, так и в народном хозяйстве.  Целью курсового проекта является выполнение проекта абсорбционной установки для поглощения водой H₂ S из его смеси с воздухом.

Основными задачами при выполнении курсового проекта являются:

·   аналитический сбор литературы;

· расчет абсорбционной колонны;

· расчет холодильника абсорбента;

· построение технологической схемы абсорбционной колонны;

· выполнение чертежа колонны.

 

Абсорбцией называется процесс избирательного поглощения компонентов из газовой или паровой смеси жидким поглотителем, в котором

данный компонент растворим.

Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа (пара) не сопровождается химической реакцией. Абсорбция протекает до тех пор, пока парциальное давление поглощаемого компонента в газовой (паровой) фазе остаётся выше равновесного давления над раствором. При хемосорбции (абсорбции, сопровождаемой химической реакцией) поглощаемый компонент вступает в необратимую химическую реакцию с поглотителем и образует химическое соединение.

Физическая абсорбция обычно обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощаемого газа из раствора - десорбция. Десорбцию газа проводят отгонкой его в токе инертного газа или водяного пара в условиях подогрева абсорбента или снижении давления над абсорбентом. Сочетание абсорбции и десорбции позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенный газ в чистом виде.

В промышленности абсорбцию применяют для решения следующих основных задач:

1) для получения готового продукта

2) для выделения ценных компонентов из газовых смесей

3) для очистки газовых выбросов от вредных примесей .Абсорбцию применяют при очистке технологических газов, когда присутствие примесей недопустимо для дальнейшей переработки газа(например, очистка коксового и нефтяного газов от ).

4) для осушки газов, когда в абсорбционных процессах участвуют две фазы - жидкая и газовая - и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции), причем инертный газ и поглотитель являются только носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах и в этом смысле в массопереносе не участвуют.

Аппараты, в которых проводят процессы абсорбции, называют абсорберами.

Для проведения процесса абсорбции применяют абсорбционные установки, основным элементом которых являются абсорбционные аппараты.

Абсорбционные аппараты классифицируются в зависимости от технологического назначения, давления и вида внутреннего устройства, обеспечивающего контакт газа (пара) и жидкости.

По технологическому назначению абсорбционные аппараты подразделяются на аппараты установок осушки, очистки газа, газораспределения и т.д.

В зависимости от внутреннего устройства различают тарельчатые, насадочные, распылительные, роторные (механические), поверхностные и каскадные абсорберы. Наиболее широко распространены тарельчатые и насадочные аппараты.

В зависимости от применяемого давления аппараты подразделяются на вакуумные, атмосферные и работающие под давлением выше атмосферного.

При выборе типа аппарата следует учитывать технологические требования к процессу и его экономические показатели.

В данном курсовом проекте, был выполнен проект абсорбционной установки насадочного типа.

Насадочные колонны – наиболее распространенный тип абсорберов. Преимуществом их является простота устройства, особенно важная при ра­боте с агрессивными средами, так как в этом случае требуется защита от кор­розии только корпуса колонны и поддерживающих насадку решеток, на­садка же может быть выполнена из химически стойкого материала. Важным пре­имуществом насадочных колонн более низкое, чем в барботажных аб­сорбе­рах, гидравлическое сопротивление.

При выполнении проектирования колонны, большое значение имеет правильный выбор насадки.

Для того чтобы насадка работала эффективно, она должна удовлетворять следующим основным требованиям: 1) обладать большой поверхностью в единице объема; 2) хорошо смачиваться орошаемой жидкостью; 3) оказывать малое гидравлическое сопротивление газовому потоку; 4) равномерно распределять орошающую жидкость; 5) быть стойкой к химическому воздействию жидкости и газа, движущихся в колонне; 6) иметь малый удельный вес; 7) обладать высокой механической прочностью; 8) иметь невысокую стоимость.

Наиболее распространенным видом насадки являются специально приготовленные тела различной формы, обеспечивающие более равномерное орошение.Насадок, полностью удовлетворяющих всем указанным требованиям, не существует, т.к., например, увеличение удельной поверхности насадки влечет за собой увеличение гидравлического сопротивления аппарата и снижение предельных нагрузок. В промышленности применяют разнообразные по форме и размерам насадки , которые в той или иной мере удовлетворяют требованиям, являющимся основными при проведении конкретного процесса абсорбции.

 В данном курсовом проекте была выбрана насадка типа Керамические кольца Рашига 25x25x3 мм, поскольку процесс абсорбции сероводорода водой происходит сравнительно легко, исходное сырьё не загрязнено механическими примесями.

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ АБСОРБЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

     В курсовом проекте используется противоточная технологичная схема процесса абсорбции. При противоточной схеме процесса абсорбции газовая смесь H₂ S с воздухом проходит через абсорбер снизу вверх, а жидкость стекает сверху вниз. Так как при противотоке уходящий газ соприкасается со свежим абсорбентом, над которым парциальное давление поглощаемого компонента равно нулю (или очень мало), то можно достичь более полного извлечения компонента из газовой смеси, чем при прямоточной схеме, где уходящий газ соприкасается с концентрированным раствором поглощаемого газа. Кроме того, при противотоке можно достигнуть более высокой степени насыщения поглотителя извлекаемым компонентом что, в свою очередь, приводит к уменьшению расхода абсорбента.

Непрерывное действие схемы обеспечивает высокую производительность. В качестве основного оборудования выбран насадочный абсорбер. Основным достоинством данного аппарата является простота устройства и низкое гидравлическое сопротивление.

Процесс абсорбции проводится при невысокой температуре - 25°С. Поэтому перед тем, как попасть в абсорбер, газ и поглотитель охлаждают в холодильниках, в которые подаётся охлаждающая вода.

В ходе проекта помимо основного оборудования (насадочного абсорбера) выбрано вспомогательное оборудование: газодувка и вентилятор. Насос используется для подачи поглотителя на абсорбцию, а вентиляторы для подачи газа.

С помощью вентиляторов газовая смесь с концентрацией H₂S равной 10%, с начальной температурой 85°С и объемным расходом 0,8 м³/с сначала подаётся в кожухотрубчатый теплообменник-холодильник 3 для предварительного охлаждения до температуры абсорбции - 25°С, а затем далее в абсорбер. Газ на абсорбцию подаётся в нижнюю часть колонны, где равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент – насадку, представляющий собой керамические кольца Рашига. Абсорбент температурой 75°С из промежуточной ёмкости 7 насосом подаётся в кожухотрубчатый теплообменник-холодильник для охлаждения до температуры абсорбции в верхнюю часть колонны и равномерно распределяется по поперечному сечению. Газ после абсорбции выходит из колонны. Абсорбент стекает через гидразатвор в промежуточную ёмкость 6, откуда из колонны направляется на регенерацию в десорбер 9 после предварительного нагрева в теплообменнике-рекуператоре 8. После регенерации абсорбент - вода - направляется в промежуточную емкость 7.

 

1234567Следующая ⇒

Поделиться: