Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет ТОВ
Кафедра "Процессов и аппаратов химических производств"
по дисциплине "Процессы и аппараты химических производств"
на тему "Рассчитать и спроектировать установку для абсорбции ацетилена"
Минск 2018
Исходные данные:
- поглощаемый компонент (абсорбат) – ацетилен;
- газ-носитель (инертная часть газовой смеси) – воздух;
- поглотитель – вода;
- температура абсорбции – t = 20°C;
- давление на входе в абсорбер – P = 1,2 МПа;
- давление газовой смеси на входе в установку – P = 0,1 МПа
- начальное содержание ацетилена в исходной газовой
смеси % об.;
- температура свежего поглотителя, поступающего в установку – 400 С;
- степень извлечения абсорбата из газовой смеси φ = 99 %;
- начальное содержание ацетилена в поглотителе кг/м3;
- расход исходной газовой смеси (при нормальных условиях) м3/ч;
- тип аппарата – тарельчатый;
- тип тарелок – ситчатые.
Цель работы – расчёт установки для абсорбции ацетилена. В работе приведен обзор типового и современного оборудования для абсорбции газов и технологий абсорбции. Произведён расчёт абсорбера (определение условий равновесия, расчет материального баланса, рабочей скорости и диаметра абсорбера, высоты абсорбера, определено гидравлическое сопротивление, расчет штуцеров).
Введение 6
1 Описание и обоснование технологической схемы установки 7
2 Описание конструкции и принципа действия абсорбера 9
3 Описание конструкции и принципа действия вспомогательного оборудования 14
4 Расчет абсорбера 19
4.1 Определение условий равновесия процесса 19
4.2 Материальный баланс 21
4.2.1 Расходы газовой смеси, абсорбата и инертного газа 21
4.2.2 Минимальный расход поглотителя 23
4.2.3 Рабочий расход поглотителя. Рабочая линия 25
4.2.4 Массовые и объемные расходы фаз через абсорбер 25
4.2.5 Проверка применимости тарельчатого абсорбера 29
4.3 Расчет рабочей скорости газовой фазы и диаметра абсорбера 29
4.3.1 Расчетная рабочая скорость газовой фазы 29
4.3.2 Расчетный и стандартный диаметры аппарата 29
4.3.3 Действительная скорость газовой фазы в абсорбере 30
4.3.4 Параметры тарелок 30
4.3.5 Скорость газовой фазы на рабочее сечение тарелки 30
4.4 Расчет высоты абсорбера 31
4.4.1 Определение числа тарелок 31
4.4.2 Расчет высоты контактной части абсорбера 39
4.4.3 Расчет габаритной высоты абсорбера 40
4.5 Гидравлическое сопротивление абсорбера 41
4.5.1 Гидравлическое сопротивление сухой тарелки 41
4.5.2 Гидравлическое сопротивление, обусловленное газожидкостным слоем на тарелке 42
4.5.3 Гидравлическое сопротивление, обусловленное силами поверхностного натяжения 42
4.5.4 Гидравлическое сопротивление орошаемой тарелки 43
4.5.5 Гидравлическое сопротивление абсорбера 43
4.6 Расчет штуцеров абсорбера 43
4.6.1 Штуцера для входа исходной и выхода очищенной газовой смеси 43
4.6.2 Штуцер для входа свежею поглотителя 44
4.6.3 Штуцер для выхода отработанного поглотителя 44
5 Подбор вспомогательного оборудования 45
5.1 Расчёт теплообменника для охлаждения поглотителя 45
5.1.1 Температурные условия процесса 45
5.1.2 Расчёт тепловой нагрузки и расхода поглотителя 46
5.1.3 Предварительное определение поверхности теплообмена. Выбор теплообменника 47
5.1.4 Определение коэффициента теплоотдачи для поглотителя 48
5.1.5 Определение коэффициента теплоотдачи для воды 50
5.1.6 Определение коэффициента теплопередачи и истинной поверхности теплообмена 54
5.1.7 Расчёт гидравлического сопротивления теплообменника 55
5.2 Расчёт холодильника газовой смеси 57
5.2.1 Температурные условия процесса 57
5.2.2 Расчёт тепловой нагрузки и расхода охлаждающей воды 58
5.2.3 Предварительное определение поверхности теплообмена. Выбор теплообменника 59
5.2.4 Определение коэффициента теплоотдачи для газовой смеси 60
5.2.5 Определение коэффициента теплоотдачи для охлаждающей воды 61
5.2.6 Определение коэффициента теплопередачи и истинной поверхности теплообмена 65
5.2.7 Расчёт гидравлического сопротивления теплообменника 66
5.3 Ориентировочный расчет насоса 67
5.4 Выбор компрессора 71
Заключение 75
Список использованных источников 76
