ОБОСНОВАНИЕ И ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

В курсовом проекте используется противоточная технологичная схема процесса абсорбции (рис.2.1). При противоточной схеме процесса абсорбции газ 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 и меньшие затраты по сравнению с периодической схемой /1/.

В качестве основного оборудования выбран насадочный абсорбер. Основным достоинством данного аппарата является простота устройства и низкое гидравлическое сопротивление /1/. В насадочных колоннах тип насадки выбирается в зависимости от её механической прочности, сопротивления коррозии, стоимости, объёма и эффективности. Среди насадочных материалов для абсорбции газов с экономической точки зрения предпочтительны керамические кольца размером 12х12 и 25х25 мм, седлообразная насадка 25х25 мм, спиральная и кольца с перегородками размером 75х75 мм, блочная и хордовая насадка из дерева /2/. Тип насадки будет выбран при расчёте абсорбера.

Процесс абсорбции проводится при невысокой температуре. 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: насос и вентилятор. Насос используется для подачи поглотителя на абсорбцию, а вентиляторы для подачи газа.

Так как на абсорбцию подаётся большое количество неочищенного газа (по заданию), с целью повышения эффективности работы системы, газовый поток до попадания в абсорбер разбит на два. Процесс абсорбции проводится следующим образом. С помощью вентиляторов газ сначала подаётся в холодильники Х₁ и Х₂ для предварительного охлаждения, а затем далее в абсорбер. Газ на абсорбцию подаётся в нижнюю часть колонны, где равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент (насадку). Абсорбент из промежуточной ёмкости Е₂ насосом подаётся в верхнюю часть колонны и равномерно распределяется по поперечному сечению. Газ после абсорбции выходит из колонны. Абсорбент стекает через гидразатвор в промежуточную ёмкость Е₁, откуда из колонны насосом направляется на регенерацию.

Исходные данные для проектирования установки.

Производительность по газу при нормальных условиях - V₀ = 10000 м³/ч.

Состав газовой смеси: СО₂ - 20% (об), воздух - 80% (об).

Поглотитель -водный раствор моноэтаноламина (в.р. МЭА).

Степень извлечения целевого компонента - φ = 90%.

Температура исходной газовой смеси - Т = 150 ⁰С.

Геометрические размеры колонного массообменного аппарата определяются в основном поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз /3/.

Поверхность массопередачи будет найдена следующим образом:

где К_у - коэффициент массопередачи в газовой фазе, кг/(м²с);

Движущая сила в соответствии с уравнением (3.1) может быть выражена в единицах концентраций как жидкой, так и газовой фаз. Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимая модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентраций газовой фазы:

где

- большая и меньшая движущая силы на входе и выходе потоков в абсорбере, кмоль СО₂/кмоль газа (рис.3.2)

Схема распределения концентраций в газовом и жидкостном потоках в абсорбере

где

- концентрация СО₂ в газе, равновесные с концентрациями в жидкой фазе (поглотителе) соответственно на входе и выходе из абсорбера (рис.3.1, 3.2).

Коэффициент массопередачи К_у находим по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений:

где β_у, β_х - коэффициенты массопередачи соответственно в жидкой и газовой фазах, кг/м²с;

m - коэффициент распределения, кг в.р. МЭА /кг газа.

Для расчёта коэффициентов массопередачи выберем тип насадки и рассчитаем скорости потоков в абсорбере.

Для нашего проекта выберем насадку - керамические кольца Рашига (рис.3.3) (100х100х10).

Исходные данные для проектирования установки.

Производительность по газу при нормальных условиях - V₀ = 10000 м³/ч.

Состав газовой смеси: СО₂ - 20% (об), воздух - 80% (об).

Поглотитель -водный раствор моноэтаноламина (в.р. МЭА).

Степень извлечения целевого компонента - φ = 90%.

Температура исходной газовой смеси - Т = 150 ⁰С.

Поверхность массопередачи будет найдена следующим образом:

где К_у - коэффициент массопередачи в газовой фазе, кг/(м²с);

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: