Насадочный абсорбер для поглощения паров ацетона из воздуха водой

Введение…………………………………………………………………………..4
1 Конструкции насадочных абсорберов……………………………….……….6
1.1 Назначение насадочных абсорберов…………………….………….11
2 Расчетная часть……………………………………………………………….17
2.1 Определение массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя……………………………………………………………………..17
2.2 Расчет движущей силы………………………………………………18
2.3 Расчет скорости газа и диаметр абсорбера………………….……..19
2.4 Расчет коэффициента массопередачи……………………………...20
2.5 Определение поверхности массопередачи и высоты абсорбера….22
3 Расчет гидравлического сопротивления абсорбера……………………..…23
4 Механические расчеты основных узлов и деталей абсорбера………….…24
4.1 Расчет толщины обечаек и днищ…………………………………...24
4.2 Расчет фланцевых соединений и крышек………………………..…24
4.3 Расчет опор аппарата…………………………………………….….25
Заключение……………………………………………………………….……..27
Список используемых источников…………………………………………….28
Приложение А ………………………………………………………………….29

Весь текст будет доступен после покупки

Процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами) называется абсорбцией. При физической абсорбции поглощаемый газ (абсортив) не взаимодействует химически с абсорбентом. Если же абсортив образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется, химосорбцией.
В большинстве случаев обратима физическая абсорбция. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора – десорбция.
Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выделить компонент в чистом виде. Во многих случаях проводить десорбцию необязательно, так как абсорбент и абсортив представляют собой дешевые и образные продукты. Которые после абсорбции можно не использовать (например, при очистке газов)[1].
В промышленности процессы абсорбции применяют для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или для их очистки этих смесей от вредных примесей. При этом происходит переход одного компонента газовой фазы в жидкую (процесс массообмена) при нарушении равновесия между фазами. На поверхности раздела фаз образуются два ламинарно движущихся слоя (газа и жидкости), через которые поглощаемое вещество перемещается за счет молекулярной диффузии. Во всей же массе жидкости или газа перенос поглощаемого компонента осуществляется движущимися частицами за счет конвективной диффузии. Таким образом, процесс абсорбции сводится к молекулярной и конвективной диффузии.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Конструкции насадочных абсорберов
Распространение в промышленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой - твердыми телами различной формы.
На рисунке 1 изображен насадочный абсорбер

1 – насадка; 2 – опорная решетка; 3 – распределитель жидкости; 4 - перераспределитель жидкости.
Рисунок 1 – Насадочный абсорбер
В нем насадка 1 укладывается на опорные решетки 2, имеющие отверстия или щели для прохождения газа и стока жидкости, которая с помощью распределителя (разбрызгивателя) 3 равномерно орошает насадочные тела и стекает вниз. По всей высоте слоя насадки равномерное распределение жидкости из-за разного гидравлического сопротивления насадки и влияния пристеночных эффектов, она имеет тенденцию растекаться от центральной части колонны к ее стенкам[4]. Поэтому для улучшения смачивания насадки в колонных большого диаметра насадку иногда укладывают слоями (секциями) высотой 2-3 м и под каждой секцией, кроме нижней, устанавливают перераспределитель жидкости 4.
В насадочной колонне жидкость течет по элементу насадки главным образом в виде тонкой пленки, поэтому поверхностью контакта фаз является в основном смоченная поверхность насадки, и насадочные аппараты можно рассматривать как разновидность пленочных. Однако в последних пленочное течение жидкости происходит по всей высоте аппарата, а в насадочных абсорберах - только по высоте элемента насадки. При перетекании жидкости с одного элемента на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. При этом часть жидкости проходит через расположенные ниже слои насадки в виде струек, капель и брызг. Часть поверхности насадки бывает смочена неподвижной (застойной) жидкостью.
Основными характеристиками насадки являются ее удельная поверхность (м2/м3) и свободный объем ? (м3/м3). Свободный объем для непористой насадки обычно определяют путем заполнения объема насадки водой. Отношение объема воды к объему, занимаемым насадкой, дает величину свободного объема ?. В соответствии с уравнением (1), эквивалентный диаметр насадки:
dэ= 4Sсв/? = 4?/u (1)
Гидродинамические режимы. Насадочные абсорберы могут работать в различных гидродинамических режимах. Эти режимы видны из графика (рисунок 2), выражающего зависимость гидравлического сопротивления орошаемой насадки от фиктивной скорости газа в колонне.

1 – сухая насадка; 2 – орошаемая насадка.
Рисунок 2 – Зависимость гидравлического сопротивления насадки от скорости газа в колонне (L=const)
Первый режим – пленочный – наблюдается при небольших плотностях орошения и малых скоростях газа. Количество задерживаемой в насадке жидкости при этом режиме практически не зависить от скорости газа. Пленочный режим заканчивается в первой переходной точке (точка А, рисунок 2), называемой точкой подвисания.
Второй режим – режим подвисания. При противотоке фаз вследствие увеличения сил трения газа о жидкость на поверхности соприкосновения фаз происходит торможение жидкости газовым потоком. В результате этого скорость течения жидкости уменьшается, а толщина ее пленки и количество удерживаемой в насадке жидкости увеличиваются. В режиме подвисания с возрастанием скорости газа увеличивается смоченная поверхность насадки и соответственно интенсивность процесса массопередачи. Этот режим заканчивается во второй переходной точке (точка В, рисунок 2), причем в режиме подвисания спокойное течение пленки нарушается: появляются завихрения, брызги, то есть создаются условия перехода к барботажу. Все это способствует увеличению интенсивности массообмена.
Третий режим – режим эмульгирования – возникает в результате накопления жидкости в свободном объеме насадке. Накопление жидкости происходит до тех пор, пока сила трения между стекающей жидкостью и поднимающимся по колонне газом не уравновесит силу тяжести, находящейся в насадке. При этом наступает обращение, или инверсия, фаз (жидкость становится сплошной фазой, а газ – дисперсной). Образуется газо-жидкостная дисперсная система, по внешнему виду напоминающая барботажный слой (пену) или газо-жидкостную эмульсию. Режим эмульгирования начинается в самом узком сечении насадки, плотность засыпки которой, как указывалось, неравномерна по сечению колонны. Путем тщательного регулирования подачи газа режим эмульгирования может быть установлен по всей высоте насадки. Гидравлическое сопротивление колонны при этом резко возрастает (на рисунке 2 этот режим характеризуется почти вертикальным отрезком ВС).
Режим эмульгирования соответствует максимальной эффективности насадочных колонн, прежде всего за счет увеличения поверхности контакта фаз, которая в этом случае определяется не только (и не столько) геометрической поверхностью насадки, а поверхностью пузырьков и струй газа в жидкости, заполняющей весь свободный объем насадки. Однако при работе колонны в таком режиме ее гидравлическое сопротивление относительно велико.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Динельт В.М. Абсорбционные колонны. Сушильные установки; методическое указание к выполнению курсового проекта по курсу «Процессы и аппараты химической технологии.» - Н.: Сибирский металлургический институт, 1981.-17.: ил.
2 Дитнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии; пособие по курсовому проектированию. – М.: Химия, 1983.- 272с. ил.
3 Домашнев А.Д. Конструирование и расчет химических аппаратов. – М.; Государственное научно – техническое издательство машиностроительной литературы, 1961.-624.:ил.
4 Касаткин А.Г., Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1971. – 783с. ил.
5 Крутский Ю.Л., Громова О.Б. Методические указания к выполнению курсовых проектов по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» - Н.: СибГГМА, 1995. – 43.: ил.

Весь текст будет доступен после покупки