Проектирование абсорбционной колонныРефераты >> Технология >> Проектирование абсорбционной колонны
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Технологический расчет
1.1 Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя
1.2 Движущая сила массопередачи
1.3 Выбор типа насадки
1.4 Скорость газа
1.5 Диаметр абсорбера
1.6 Плотность орошения и активная поверхность насадки
1.7 Расчет коэффициентов массоотдачи
1.8 Коэффициент массопередачи
1.9 Поверхность массопередачи и высота абсорбера
1.10 Гидравлическое сопротивление абсорбера
2. Подбор теплообменника
3. Расчет штуцеров
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени. Обратный процесс – выделение растворенного газа из раствора – носит название десорбции.
В абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две фазы – жидкая и газовая и происходит переход вещества из газовой фазы (при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции). Таким образом, абсорбционные процессы являются одним из видов процессов массопередачи.
На практике абсорбции подвергают большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, составные части которых (одна или несколько) могут поглощаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами или просто компонентами, а непоглощаемые составные части – инертным газом.
Области применения абсорбционных процессов в промышленности весьма обширны: получение продукта путем поглощения газа жидкостью; разделение газовых смесей на составляющие их компоненты; очистка газов от вредных примесей; улавливание ценных компонентов из газовых выбросов.
Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа в жидкости не сопровождается химической реакцией или влиянием этой реакции на скорость процесса можно пренебречь. Как правило, физическая абсорбция не сопровождается существенными тепловыми эффектами. Если при этом начальные потоки газа и жидкости незначительно различаются по температуре, такую абсорбцию можно рассматривать как изотермическую. С этого наиболее простого случая я начну расчет процесса абсорбции.
1. Технологический расчет
Геометрические размеры колонного массообменного аппарата определяются в основном поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.
Поверхность массопередачи может быть найдена из основного уравнения массопередачи [1]:
, (1.1)
где М – масса пропана, кг/с;
Кх – коэффициент массопередачи по жидкой фазе, кг/(м2·с);
- средняя движущая сила по жидкой фазе, кг/кг;
Ку – коэффициент массопередачи по газовой фазе, кг/(м2·с).
- средняя движущая сила по газовой фазе, кг/кг.
Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя
Масса пропана, переходящего в процессе абсорбции из газовой смеси в поглотитель за единицу времени, находим из уравнения материального баланса:
, (1.2)
где G – расход инертной части газа, кг/с;
L – расход жидкого поглотителя, кг/с;
- начальная концентрация пропана в газе, кг/кг;
- конечная концентрация пропана в газе, кг/кг;
- начальная концентрация пропана в поглотителе, кг/кг;
- конечная концентрация пропана в поглотителе, кг/кг.
1.1.1.1 Расход инертной части газа
, (1.3)
где V – объемный расход газа при условиях в абсорбере, м3/с;
ρу =1,29 кг/м3 - плотность воздуха при н.у.;
(1.4)
V = 1000(1 – 0,15)/3600 = 0,236 м3/с.
Тогда
кг/с.
1.1.1.2 Концентрация пропана в газе при н.у., на выходе из абсорбера [2]
, (1.5)
где G1 – расход газа (на входе в абсорбер), кмоль/ч;
WA – количество поглощенного пропана, кмоль/ч;
G2 – количество уходящего газа, кмоль/ч.
, (1.6)
кмоль/ч.
, (1.7)
кмоль/ч.
G2 = G1 - WA , (1.8)
G2 = 6,7 – 0,9849 = 5,7151кмоль/ч.
Значит
кмоль/кмоль.
1.1.1.3 Пересчитываем исходные мольные концентрации из мольных в относительные массовые
, (1.9)
где МК – мольная масса компонента (пропана), кг/кмоль;
МН – мольная масса носителя (воздуха), кг/кмоль.
кг/кг.
, (1.10)
кг/кг.
Следовательно
кг/с.
Расход поглотителя (воды) [3]
, (1.11)
где β – коэффициент избытка поглотителя, β = 1,2;
Lmin – теоретически минимальный расход поглотителя, кг/с.
, (1.12)
где - равновесная концентрация пропана в поглотителе, кг/кг.
Находим
Уравнение равновесной линии имеет вид:
, (1.13)
Значит m = 1,433 – коэффициент распределения;
Отсюда следует, что:
(1.14)
кг/кг.
Рассчитав мы можем найти минимальный расход поглотителя Lmin:
кг/с.
Следовательно
кг/с.