Решение задачи 1.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

Решение задачи 1.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

 

1.1 Найти мольную массу и плотность водяного газа при t = 90 °С и р_абс = 1,2 кгс/см² (~0,12МПа). Состав водяного газа: Н₂ - 50 %, СО - 40 %, N₂ - 5 %, СО₂ - 5 % (по объему).

купить эту задачу онлайн за 200 рублей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

Введение

1. Описание технологической схемы установки

 

2.1 Очистка сточных вод и абсорбция аммиака

 

3. Исходные данные для расчета
4. Материальный баланс
5. Тепловой баланс
6. Конструктивный расчет

 

6.1 Определение скорости газа и диаметра абсорбер

 

6.2 Определение высоты насадочной колонны

 

6.3 Графический метод определения высоты насадки

 

6.4 Расчет гидравлического сопротивления насадки

 

7. Заключение
8. Список использованных источников
9. Введение

 

Решение задачи 1.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

 

1.1 Найти мольную массу и плотность водяного газа при t = 90 °С и р_абс = 1,2 кгс/см² (~0,12МПа). Состав водяного газа: Н₂ - 50 %, СО - 40 %, N₂ - 5 %, СО₂ - 5 % (по объему).

 

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 остается выше равновесного давления над раствором.

 

Для проведения процесса абсорбции применяют абсорбционные установки, основ-ным элементом которых являются абсорбционные аппараты – абсорберы.

 

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

 

Наибольшее применение в промышленности получили насадочные абсорберы. Эти абсорберы представляют собой колонны, заполненные насадкой – твердыми телами различной формы. В насадочной колонне насадка укладывается на опорные решетки, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости, которая достаточно равномерно орошает насадку.

 

Жидкость в насадочной колонне течет по элементу насадки в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки.

 

 

 

2. Описание технологической схемы установки

 

Решение задачи 1.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

 

1.1 Найти мольную массу и плотность водяного газа при t = 90 °С и р_абс = 1,2 кгс/см² (~0,12МПа). Состав водяного газа: Н₂ - 50 %, СО - 40 %, N₂ - 5 %, СО₂ - 5 % (по объему).

 

Отделение синтеза и дистилляции предназначено для синтеза карбамида из жидкого аммиака и газообразной двуокиси углерода с получением 68…72 %-ного раствора карбамида, разделения раствора карбамида и непрореагировавшего сырья (NH3 и СО2) и возвращения его в колонну синтеза поз.R 901.

 

В отделении синтеза и дистилляции протекают следующие технологические про-цессы:

 

- подготовка сырья и синтез карбамида;

 

- трехступенчатая дистилляция плава синтеза;

 

- конденсация газов дистилляции;

 

- возврат в колонну поз.R 901 раствора углеаммонийных солей (РУАС);

 

- отгонка NH3 и СО2 из конденсата сокового пара (КСП), поступающего из отделе-ния вакуум-выпарки и возврат их в цикл синтеза-дистилляции в виде слабого РУАС;

 

- очистка сточных вод и абсорбция аммиака;

 

- сбор и перекачка сточных вод.

 

2.1 Очистка сточных вод и абсорбция аммиака

 

Конденсат сокового пара вакуум-выпарки и доупарки, с массовой долей NH3 не более 7 % весовых, СО2 – 1..2 % весовых и карбамида не более 0,03 % весовых, собирается в сборнике поз.D 914.

 

Образующаяся в результате реакции синтеза карбамида вода накапливается в цик-ле, вследствие этого возникает необходимость постоянного вывода ее из процесса. Отво-дящиеся из производства стоки должны быть очищены от вредных примесей.

 

Процесс отгонки аммиака из КСП и последующая его абсорбция осуществляется в узле очистки сточных вод, включающем в себя сборник КСП поз.D 914, насосы поз.G 910 A/S, G 913 A/S (11/12), G 914 (13), G 930 A/S (9/10), подогреватель поз.Е 913 А/В (7/8), ко-лонну дистилляции поз.С 904 (4), парциальный конденсатор поз.Е 914 bis (3), абсорбер NH3 поз.С 905 (2), АВО поз.ЕА 914 (1).

 

В сборник поз.D 914 собирается КСП после АВО I и II ступеней вакуум-выпарки и системы доупарки слабых растворов поз.ЕА 908, ЕА 934 А,В,С и ЕА 918 с незначитель-ным содержанием карбамида (до 0,5 г/дм3).

 

В результате частичного разложения карбамида при упаривании раствора и пере-хода образовавшихся при этом NH3 и СО2 в паровую фазу, КСП в сборнике поз.D 914 со-держит 6,2 % NH3 и 2,7 % СО2. КСП из сборника поз.D 914 насосами поз.G 910 A/S пода-ется в трубное пространство 2-х секционного подогревателя 7/8, где нагревается встреч-ным потоком кубового раствора, поступающего в межтрубное пространство подогревате-ля из колонны 4.

 

Далее КСП поступает в верхнюю часть колонны дистилляции 4 через разбрызгиватель и стекает по тарелкам колонны в кубовую часть. Для поддержания высокой температуры кубового раствора колонна дистилляции 4 снабжена выносным кипятильником 5, куда подается пар-3.

 

В колонне дистилляции 4 под воздействием высокой температуры происходит от-гонка из КСП свободного аммиака и разложение углеаммонийных солей на NH3 и СО2:

 

(NH4)2CO3 NH4НСО3+NH3

 

NH4HCO3 → NH3+СО2+Н2О

 

Выделяющиеся из раствора газы барботируют на тарелках через слой орошающего колонну КСП и обогащаются NH3 и СО2. После отгонки газов кубовый раствор из колонны 4, с содержанием аммиака не более 200 мг/дм3 и карбамида не более 400 мг/дм3, проходит подогреватель 7/8, где отдает свое тепло встречному потоку КСП, поступающему из сборника поз.D 914.

 

Охлажденные сточные воды подаются на всас насосов поз.G 930 A/S и распределяются на несколько потоков.

 

Газовая фаза из колонны дистилляции 4 поступает в парциальный конденсатор 3, где охлаждается пароконденсатом из цикла охлаждения конденсатора поз.Е 904.

 

Газожидкостная смесь из конденсатора 3 поступает в кубовую часть абсорбера 2. Здесь происходит окончательное поглощение NH3 и СО2 раствором углеаммонийных солей, циркулирующим при помощи насосов 11, 12 через АВО 1 и абсорбер 2.

 

Часть раствора с нагнетания насосов 11, 12 отводится на всас насоса 13 и подается в абсорбер-конденсатор III ступени конденсации поз.С 903.

 

Постепенно накапливающиеся инерты периодически сдуваются в сепаратор выхлопов поз.D 949 через дистанционно-управляемый клапан поз.HIC 918.

 

Предусмотрена возможность подачи РУАС в конденсатор 3 с нагнетания насосов 11, 12 на форконденсацию.

 

Предусмотрена подача раствора (КСП) из сборника поз.D 914 насосами поз.G 910 A/S в куб колонны 2.

 

3. Исходные данные для расчета

 

1) Количество газовой смеси, поступающей на установку м3/ч (1,67 м3/с);

 

2) Начальная объемная концентрация вещества в газовой смеси = 8%;

 

3) Степень извлечения ;

 

4) Начальная массовая концентрация вещества в поглотителе (воде) =0,2%;

 

5) Степень насыщения поглотителя (воды) газом ;

 

6) Начальная температура охлаждающей воды, поступающей в холодильник ;

 

7) Температура поглотителя (воды) ;

 

8) Абсорбер работает под атмосферным давлением;

 

9) Температура газовой смеси .

 

 

 

5. Тепловой баланс

 

Решение задачи 1.1 по ПАХТ из задачника Павлова Романкова Носкова

 

 

 

При растворении газа в жидкости выделяется большое количество теплоты. При отсутствии отвода теплоты температура повышается, что ведет к возрастанию равновес-ного парциального давления компонента, изменению положения линии равновесия, уменьшению движущей силы процесса, ухудшению условий абсорбции.

 

 

 

6. Конструктивный расчет

 

1.1 Найти мольную массу и плотность водяного газа при t = 90 °С и р_абс = 1,2 кгс/см² (~0,12МПа). Состав водяного газа: Н₂ - 50 %, СО - 40 %, N₂ - 5 %, СО₂ - 5 % (по объему).

 

6.1 Определение скорости газа и диаметра абсорбера

 

Принимаем в качестве насадки керамические кольца Рашига размером 80 х 80 х 8 мм.

 

Характеристика насадки: удельная поверхность м2/м2; свободный объем м3/м3; эквивалентный диаметр м; насыпная плотность кг/м3.

 

1) Определим предельную скорость газа:

 

Выбираем стандартный диаметр обечайки колонны м.

 

Так как , поверхность насадки смочена не полностью. Для уве-личения выбираем насадку другого типа (с меньшим свободным объемом и меньшей удельной поверхностью). Принимаем в качестве насадки керамические кольца Рашига размером 100 х 100 х 10 мм.

 

Характеристика насадки: удельная поверхность м2/м3; свободный объем м3/м3; эквивалентный диаметр ; насыпная плотность кг/м3.

 

 

 

7. Заключение

 

На основании расчетов, проведенных в данном курсовом проекте, были получены следующие размеры:

 

1. Диаметр колонны: м;
2. Высота колонны: Н = 5,4 м;
3. Высота насадки: Н = 4 м;
4. Количество поглощенного аммиака: 205 кг/ч.
5. Сопротивление сухой насадки Па.
6. Сопротивление орошаемой насадки Па.

 

Мною выбрана насадочная абсорбционная колонна с насадкой - керамические кольца Рашига размером 100 х 100 х 10 мм.

 

Характеристика насадки: удельная поверхность м2/м3; свободный объем м3/м3; эквивалентный диаметр ; насыпная плотность кг/м3.

 

 

 

8. Список использованных источников
9. И.Л. Иоффе «Проектирование процессов и аппаратов химической техноло-гии»;
10. В.М. Рамм «Абсорбция газов»;
11. Ю.И. Дытнерский «Процессы и аппараты химической технологии»;
12. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков «Примеры и задачи по курсу про-цессов и аппаратов химической технологии».