Расчет установки для абсорбции диоксида углерода водой
Основные технологические схемы для проведения процесса абсорбции, типовое и вспомогательное оборудование для проектируемой установки. Обоснование технологической схемы, расчет абсорбера. Подробный расчет теплообменника для охлаждения поглотителя.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.11.2010 |
| Размер файла | 1,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
(4.28)
Для определения гидравлического сопротивления трубного пространства теплообменника служит следующее уравнение /3/:
, (4.29)
где тр _ скорость движения теплоносителя в трубном пространстве.
Коэффициент трения для переходного режима определяется по формуле
, (4.30)
где - относительная шероховатость труб, Д = 0,2 мм, следовательно, .
Диаметр штуцеров в кожухе 200 мм. Следовательно, скорость охлаждающей воды в штуцере
(4.31)
5. ПОДБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Подбор вспомогательного оборудования включает подбор холодильника газовой смеси, компрессора для подачи газовой смеси, насоса для подачи поглотителя.
5.1 Ориентировочный расчет теплообменника для охлаждения газовой смеси
Необходимо выбрать и рассчитать теплообменник для охлаждения газовой смеси расходом 6000 с начальной температурой 42 С до температуры абсорбции 18 С. В качестве теплоносителя для охлаждения используем рассол, поступающий из холодильной установки при температуре - 10 С /2/.
Средняя температура теплоносителя в теплообменнике (4.2):
Плотность SO2 при нормальных условиях равна 2,93
Тепловая нагрузка, согласно уравнению (4.1) составляет:
В качестве второго теплоносителя используется рассол с начальной температурой - 10 C и конечной - 0C. Рассол содержит 20 масс. % хлористого натрия. Теплообмен реализуется при чистом противотоке.
Распределение температур теплоносителей на концах теплообменника представлено на рисунке 5.1.
Распределение температур теплоносителей на концах теплообменника
Рассол -10 C 0 C
Газовая смесь 18C 42C
Рис. 5.1.
В виду того, что
,
то средняя разница температур определяется
Среднюю температуру хладагента рассчитаем по формуле (4.2)
Теплоемкость рассола при этой температуре с=3,372103 /5/.
Примем значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному движению жидкости 60 /5/. При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит (4.4)
.
Для теплоносителей, которые движутся по трубам и не меняют своего агрегатного состояния, необходимо принять такое количество труб в одном ходе теплообменника nx, чтобы обеспечивалось их турбулентное движение. Примем число Рейнольдса для теплоносителя в трубах Re 15000.
Вязкость рассола при средней температуре -5 С =3,43810-3 Пас.
Выбираем кожухотрубчатый теплообменник с диаметром кожуха -- 1200 мм, диаметром теплообменных труб 202 мм, числом ходов - 6, общим числом теплообменных труб - 1544, с поверхностью теплообмена - 582 м2 при длине труб - 6 м /4, стр. 51/.
5.2 Ориентировочный расчет насоса
Подобрать насос для перекачивания поглотителя при температуре 32 С из емкости в аппарат, работающий под давлением 2,4 МПа. Процесс осуществляется в соответствии со следующей монтажной схемой (см. рис. 5.3).
5.2.1 Выбор трубопровода для всасывающей и нагнетательной линии
Расход поглотителя 91,31 , учитывая, что плотность воды при 32 С равна 995,2 , то объемный расход поглотителя .
Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения воды, равную 2 . Тогда диаметр по формуле (3.42)
Монтажная схема.
Рис. 5.3.
Выбираем стальную трубу наружным диаметром 273 мм, толщиной стенки 10 мм. Внутренний диаметр трубы 253 мм. Фактическая скорость воды в трубе
5.2.2 Определение потерь на трение и местные сопротивления.
Число Рейнольдса =1,005 м при 32 С для воды
Режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость равной =210-4 м. Тогда
Далее получим:
.
Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчет коэффициента трения следует проводить по формуле /3, стр. 14/
. (5.2)
.
Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений.
Для всасывающей линии:
1) вход в трубу (принимаем с острыми краями): 1=0,5;
2) прямоточный вентиль для d=0,253 м:
Сумма местных сопротивлений
. (5.3)
Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле /3/
. (5.4)
где l-длина трубопровода, м.
Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений для нагнетающей линии:
1) вентиль нормальный (2 шт.): 1= 5,1, т.к. d=0,253 м.
3) прямоточный вентиль для d=0,1 м:
4) колено с углом 90 (2шт.): для d=0,253 м /3/.
5) теплообменник или
Сумма местных сопротивлений по формуле (5.3)
Потерянный напор в нагнетательной линии по формуле (5.4)
5.2.3 Выбор насоса.
Находим потребный напор насоса по формуле /3, стр. 21/
(5.5)
где p1 - давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость; p2 - давление в аппарате, в который перекачивается жидкость; HГ - геометрическая высота подъема жидкости; hп - суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линиях.
.
Такой напор при заданной производительности можно обеспечить путем установки центробежного многоступенчатого секционного насоса марки ЦНС60/330.
5.3 Выбор компрессора
Необходимо подобрать компрессор для перекачивания газовой смеси через абсорбер. Расход газовой смеси , температура поступающей смеси 42 С. Исходная газовая смесь содержит 7 % СO2 и 93 % воздуха. Газовая смесь вводиться в нижнюю часть абсорбера, где происходит процесс абсорбции под давлением 2,4 МПа. Следовательно, выбираем одноступенчатый поршневой компрессор марки 4M 10-200/2,2, мощностью 630 кВт, частотой вращения 500 мин-1 /7/.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе была рассчитана линия для абсорбции СO2.
Процесс абсорбции СO2 из газовой смеси, концентрацией 7 % СO2 и 93 % воздуха осуществляется в тарельчатом абсорбере диаметром 1600 мм и высотой 12925 мм при температуре абсорбции 18 С. Производительность абсорбера по газовой фазе при нормальных условиях. Для проведения процесса абсорбции в колонне установлено две секции насадки керамические кольца Рашига 35354, общей высотой 4 м.
Поглотитель (абсорбционная вода) подается в абсорбционную колонну при помощи центробежного многоступенчатого секционного насоса марки ЦНС60/330.
Поглотитель охлаждается в кожухотрубчатом теплообменнике диаметром кожуха - 1200 мм, диаметром труб - 202 мм, общим числом труб - 1658 шт, числом ходов - 2, длиной одного хода - 9 м, поверхностью теплообмена - 937 м2.
Газовая смесь подается на абсорбцию одноступенчатым поршневым компрессором марки 4M 10-200/2,2, мощностью 630 кВт, частотой вращения 500 мин-1.
Охлаждается газовая смесь при помощи кожухотрубчатого теплообменника с диаметром кожуха -- 1200 мм, диаметром теплообменных труб 202 мм, числом ходов - 6, общим числом теплообменных труб - 1544, с поверхностью теплообмена - 582 м2 при длине труб - 6 м.
Рассчитанная очистная линия позволяет производить абсорбцию СO2 до степени, определенной в выданном курсовом задании.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1973.
2. Калишук Д.Г., Протасов С.К., Марков В.А. Процессы и аппараты химической технологии. Методические указания к курсовому проектированию по одноименной дисциплине для студентов очного и заочного обучения. - Мн: Ротапринт БГТУ, 1992.
3. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию / Под ред. Ю. И. Дытнерского.- М.: Химия, 1991.
4. К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. - Л.: Химия, 1970.
5. Колонные аппараты. Каталог.-М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1987.
6. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1966.
7. Воздуходувки и компрессоры, изготавливаемые заводами. Материал для проектировщика. -М.: Химия, 1992.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Понятие физической абсорбции, теоретические основы разрабатываемого процесса. Основные технологические схемы для проведения химической реакции. Обоснование и описание установки, подробный расчёт абсорбера, теплообменника и вспомогательного оборудования.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 24.10.2011Сущность процесса ректификации с диффузионным процессом разделения жидких и газовых смесей. Расчет ректификационной установки, особенности процесса абсорбции. Подбор насоса и штуцеров для ввода сырья в колонну. Расчет материального баланса абсорбера.
курсовая работа [358,9 K], добавлен 17.11.2013Физико-химические основы абсорбции. Аппараты, в которых проводят процессы абсорбции, их классификация. Расход поглотителя, температура процесса и количество отводимой теплоты. Скорость подачи газа и поглотителя, подбор типа тарелок, размеров аппарата.
курсовая работа [186,8 K], добавлен 18.12.2009Обоснование и расчет аппарата, применяемого для абсорбции аммиака - насадочного абсорбера с насадкой (керамические кольца Рашига). Осуществление подбора вспомогательного оборудования: теплообменника-рекуператора, центробежных насосов и вентилятора.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 09.03.2015Общие 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.
курсовая работа [599,4 K], добавлен 10.04.2014Способы производства экстракционной фосфорной кислоты. Установки для абсорбции фтористых газов. Конструктивный расчет барометрического конденсатора. Определение диаметра абсорбера. Автоматизация технологической схемы производства фосфорной кислоты.
дипломная работа [30,2 K], добавлен 06.11.2012Материальный баланс абсорбера. Расчет равновесных и рабочих концентраций, построение рабочей и равновесной линий процесса абсорбции на диаграмме. Определение скорости газа и высоты насадочного абсорбера. Вычисление гидравлического сопротивления насадки.
курсовая работа [215,8 K], добавлен 11.11.2013Описание технологической схемы установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи. Расчет процесса горения, состав топлива и средние удельные теплоемкости газов. Расчет теплового баланса печи и ее КПД. Оборудование котла-утилизатора.
курсовая работа [160,1 K], добавлен 07.10.2010Технология и химические реакции стадии производства аммиака. Исходное сырье, продукт синтеза. Анализ технологии очистки конвертированного газа от диоксида углерода, существующие проблемы и разработка способов решения выявленных проблем производства.
курсовая работа [539,8 K], добавлен 23.12.2013Комплексная автоматизация технологической схемы процесса получения углеродогазовой смеси. Выполнение чертежа общего вида реактора и теплообменника с плавающей головкой. Расчет основных технико-экономических показателей производства технического углерода.
дипломная работа [431,0 K], добавлен 25.06.2015
