Скачать 301.3 Kb.
|
РЕФЕРАТ Пояснительная записка: 77 страниц, 9 рисунков, 15 таблиц, 10 источников. Тема работы: “Абсорбционная установка для очистки природного газа от кислых компонентов. разработать абсорбер» Приведены теоретические основы и особенности процесса абсорбции, выполнены технологические расчеты аппарата, определены его размеры, обоснован выбор материала для изготовления аппарата. Расчетами на прочность и герметичность показаны надежность работы спроектированного аппарата. Ключевые слова: АППАРАТ, АБСОРБЕР, СЕРОВОДОРОД, МОНОЭТАНОЛАМИН, РАСЧЕТ. ВВЕДЕНИЕ В современной промышленности широкое применение нашли высокоэффективные технологические процессы с использованием агрегатов с большой единичной мощности, средств механизации и автоматизации. Колонные аппараты являются основным типом массообменного оборудования химических, нефтехимических, пищевых, фармацевтических и других производств. В колонных аппаратах проводятся такие важнейшие массообменные процессы как абсорбция, адсорбция, десорбция, ректификация, экстракция и др. Главным условием работы массообменных колонных аппаратов является эффективное взаимодействие фаз, которое определяется величиной создаваемой поверхности контакта фаз и гидродинамическими условиями их взаимодействия. Для реализации этих функций необходимы глубокие знания техники и технологии, методик расчета технологического процесса и оборудования. Определяющая роль в этом принадлежит курсу “Процессы и аппараты химической технологии”, который базируется на фундаментальных законах естественных наук и составляет теоретическую базу химической технологии. Курсовой проект является завершающим этапом изучения предмета. В период работы над курсовым проектом учащийся приобрел навыки самостоятельной работы по выполнению расчетов химической аппаратуры и графическому оформлению объектов проектирования, познакомился с действующей нормативно – технологической документацией, справочной литературой, приобрел навыки выбора аппаратуры и технико-экономических обоснований. СОДЕРЖАНИЕ Введение1.Технологическая часть1.1 Описание технологической схемы производства1.2 Теоретические основы процесса1.3 Описание разрабатываемого объекта, выбор материалав разрабатываемом объекте2 Технологические и проектные расчеты аппарата2.1 Технологические расчеты аппарата2.1.1 Исходные данные 2. 1. 2 Материальный баланс2.1.3 Тепловой баланс2.1.4 Химический состав насыщенного абсорбента 2.1.5 Расчет работоспособности клапанных тарелок 2.2 Конструктивные расчеты аппарата2.3 Определение гидравлического сопротивления аппарата 2.4 Выбор вспомогательного оборудования 3 Прочностные расчеты аппарата 3.1 Расчет толщины стенки аппарата 3.2 Расчет толщины стенки крышки 3.3 Расчет фланцевого соединения 3.4 Расчет и выбор опоры 4 Монтаж и ремонт аппарата 4.1 Монтаж разработанного аппарата 4.2 Ремонт аппарата (описание устранения одной из неисправности) Литература 1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 1.1 Описание технологической схемы установки Принципиальная схема установки для очистки от примесей кислых газов растворами моноэтаноламина показана на рис. 1.1. Газ, содержащий кислые компоненты, после очистки в сепараторе 1 от механических примесей, поступает в тарельчатый абсорбер 2, орошаемый сверху раствором МЭА. Очищенный газ отделяется в сепараторе 3 от капель влаги и направляется на дальнейшую переработку. Насыщенный кислыми компонентами абсорбент отводится снизу абсорбера и проходит выветриватель 4 и теплообменник 5, где подогревается горячим регенерированным раствором МЭА, отобранным снизу отпарной колонны – регенератора 6. Выделившиеся в отпарной колонне пары влаги конденсируются в конденсаторе 7, конденсат частично отводится из сепаратора 8, а частично в качестве флегмы подается насосом 9 в регенератор 6. Низ колонны – регенератора обогревается парами, получаемыми в кипятильнике 13. Регенерированный абсорбент после охлаждения в теплообменниках 5 и 10 поступает в емкость 11, откуда насосом 12 подается на орошение абсорбера. Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке. Рисунок 1. 1 – Технологическая схема установки очистки природного газа от примесей кислых газов (СО2, SО2) раствором моноэтаноламина (МЭА): Потоки: А – сырой газ; Б – очищенный газ; В – газы выветривания; Г – кислые газы; 1,3,4,8 – сепараторы; 2 – абсорбер; 5 – теплообменник; 6 – отпарная колонна; 7,10 – холодильники; 9,12 – насосы; 11 – емкость МЭА; 13 – кипятильник. 1.2 Теоретические основы процесса Абсорбцией называют процесс поглощения растворимого компонента газовой смеси жидким поглотителем. Абсорбция является типичным массообменным процессом, в котором поглощаемый компонент из газовой фазы переходит в жидкую фазу, растворяясь в ней частично или до полного насыщения. Движущей силой процесса абсорбции является разность парциальных давлений поглощаемого компонента в газовой фазе (рабочей концентрации) и в жидкой фазе (равновесной концентрации). Изменяя условия процесса (температуру и давление), можно влиять на скорость процесса и направление переноса Основным законом, определяющим равновесие в системе газ – жидкость, является закон Генри, согласно которому парциальное давление компонента в газовой фазе в условиях равновесия пропорционально мольной концентрации этого компонента в жидкости. Коэффициент пропорциональности – коэффициент Генри – зависит от температуры, природы газа и растворителя. Растворимость газов в жидкостях возрастает с повышением давления и понижением температуры. При абсорбции происходит контакт жидкости и газа. При этом масса одного из компонентов газовой фазы переносится в жидкую фазу и наоборот. Механизм процесса переноса массы сводится к молекулярной и турбулентной диффузии. При молекулярной диффузии, происходящей в неподвижной фазе и ламинарном потоке, перенос массы характеризуется коэффициентом диффузии. При турбулентной диффузии перенос вещества осуществляется движущимися частицами и определяется гидродинамическим состоянием потока, механизм переноса вещества через поверхность раздела фаз является кардинальным вопросом теории массопередачи и окончательно не решен. Предполагая, что диффузионные сопротивления в жидкой и газовой фазах обладают свойством аддитивности, можно записать основное уравнение массопередачи: , (1.1) где К – коэффициент массопередачи; F – площадь поверхности контакта фаз; Δср – средняя движущая сила процесса. Среднюю движущую силу процесса можно выразить через разность парциальных давлений поглощаемого компонента на входе и выходе из абсорбера Δрср, разность молярных составов, разность относительных молярных составов, разность молярных концентраций. Так, при выражении движущей силы через парциальное давление на входе и выходе из абсорбера: и , (1.2) где pн и pк – парциальное давление поглощаемого компонента в газе на входе и выходе из абсорбера; pкж и pнж - парциальное давление поглощаемого компонента в жидкости на выходе и входе в абсорбер. Коэффициент массопередачи определяют в зависимости от способа выражения движущей силы процесса. Если движущую силу выражают через концентрации в газовой фазе, то уравнение для расчета к имеет вид: , (1.3) Коэффициент массопередачи, отнесенный к концентрации жидкости, определяют из соотношения: , (1.4) В этих выражениях βy и βx – коэффициенты массотдачи, которые характеризуют количества вещества, переносимого внутри фазы в единицу времени через единицу поверхности при движущей силе, равной единице; m – константа фазового равновесия. Процесс абсорбции идет до состояния равновесия, характеризуемого равновесным распределением растворимого газа между инертным газом (носителем) и жидкостью. Абсорбентами служат индивидуальные жидкости или растворы активного компонента в жидком растворителе. Во всех случаях к абсорбентам предъявляют ряд требований, среди которых наиболее существенными являются: высокая абсорбционная способность, селективность, низкое давление паров, химическая инертность по отношению к распространенным конструкционным материалам (при физической абсорбции – также к компонентам газовых смесей), нетоксичность, огне- и взрывоопасность, доступность и невысокая стоимость. Промышленные абсорбенты часто не удовлетворяют всем перечисленным требованиям; это необходимо учитывать при расчете, проектировании и эксплуатации абсорбционных установок. Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке. где у/Н2S = 0,0015 — содержание сероводорода в очищенном газе, об. доли; индекс «0» относится к очищеному газу, «с» — к сырому. Расчет состава очищенного газа дан в табл.2 .5. Расход газов, поглощенных раствором МЭА, равен, кг/ч: Gк=ΣGСі - ΣGі (2.13) Gк = 469857 – 441952 =27905 Расход насыщенного кислыми компонентами водного раствора МЭА равен, кг/ч: Ан = Ар + Gк (2.14) Ан = 459080 + 27905 = 486985 Материальный баланс абсорбера представлен в табл. 2.6. Таблица 2.4 - Расчет состава неочищенного газа
Таблица 2.5- Расчет состава очищенного газа
Таблица 2.6 - Материальный баланс абсорбера
1.4.2 Тепловой баланс абсорбера Тепловой баланс абсорбера составляется для определения температуры, при которой насыщенный раствор МЭА выводится из аппарата. Уравнение теплового баланса абсорбера имеет вид: QVc + QAP +Qa = QV + QAH (2.15) где Q - количество тепла соответствующего материального потока, кВт; Qa - количество тепла, выделяемого при абсорбции компонентов, кВт. Количество тепла, вносимого в аппарат газовым сырьем при температуре t=42°С, равно: QVc = GcHгtc (2.16) Для приобретения полной версии работы перейдите по ссылке. 0,864 (1.46) 0,864= Значение х1 определяется методом подбора; х1 = 0,0045 кмоль/ч. Уравнения для расчета х2, х3,х4 имеют вид: (1.47) 1,082 = 1,082= Откуда х2= 0,1087 кмоль/ч; (1.48) 0,95= Откуда х3 = 0,022 кмоль/ч; (1.49) 0,933 = Откуда х4= 0,341 кмоль/ч. для получения (RNH3)2CO3 в количестве х1 кмоль/ч по реакции (1) 2х1RNH2 + x1CO2 +x1H2O = x1(RNH3)2CO3 Необходимо знать количество прореагировавших веществ. Количество исходного диоксида углерода равно: = 12,95 кмоль/ч (1.50) По реакции (1) прореагировали вещества в количествах: Gp1CO2 = x1NCO2MCO2 = 0,0045 · 12,95 · 44 = 2,56 кг/ч (1.51) Gp2RNH2 = 2x1NCO2MRNH2 = 2 · 0,0045 · 12,95 · 61,1 = 7,13 кг/ч (1.52) Gp1H2O = x1NCO2MH2O = 0,0045 · 12,95 · 18 = 1,05 кг/ч (1.53) Получено по реакции (1): Gp1(RNH3)2CO3 = x1NCO2M(RNH3)2CO3 = 0.0045·12,95 · 184,2 = 10,74 кг/ч (1.54) Или N(RNH3)2CO3 = кмоль/ч (1.55) После реакции (1) в насыщенном абсорбенте остаются непрореагировавшими: GН1CO2 = GCO2 - Gp1CO2 = 570-2,56 = 567,4 кг/ч (1.56) Gн1RNH2 = GRNH2 - Gp1 RNH2 = 11677 – 7,13 = 11669,9 кг/ч (1.57) GH1H2O = G H2O - Gp1 H2O = 66152 – 1,05 = 66151 кг/ч (1.58) Для получения RNH3HCO3 в количестве 2х2 кмоль/ч по реакции (2) Х2 (RNH3)2 CO3 + х2 СО2 + х2 Н2О = 2х2 RNH3НCO3 (1.59) Необходимо рассчитать количества исходных реагентов. По реакции (2) прореагировали вещества в количествах: Gp2 (RNH3)2СО3 = х2N (RNH3)2 CO3M (RNH3)2 (1.60) Gp2 (RNH3)2СО3 =0,1087 · 0,058 · 184,2 = 1,1 кг/ч Gp2CO2 = х2N (RNH3)2 CO3M СО2 =0,1087 · 0,058 · 44 = 0,27 кг/ч (1.61) Gp2H2O = x2N (RNH3)2 CO3 MH2O = 0,1087 · 0,058 · 18 = 0,14 кг/ч (1.62) Получено по реакции (2): Gp2 RNH3 НCO3 = 2х2N (RNH3)2 CO3M (RNH3)2 Н CO3 =2 · 0,1087 · 0,058 · 123,1 = 1,55 кг/ч (1.63) В насыщенном абсорбенте остается непрорегировашим диоксидом углерода: GН2CO2 = G Н1CO2 - Gp2CO2 = 567,4 – 0,27 = 567,1 кг/ч (1.64) С учетом содержания остаточного диоксида углерода в поступающем в аппарат абсорбенте (см. табл.1.3.) количество CO2 , растворенное в насыщенном абсорбенте составляет: (GН2)/ = GН2 + 8 = 567,1 + 8 = 575,1 кг/ч (1.65) После реакции (2) остались непрореагировавшими: Gн2 (RNH3)2 CO3 = Gp1 (RNH3)2 CO3 - Gp2 (RNH3)2 CO3 = (1.66) 10,74 – 1,1 = 9,64 кг/ч Gн2 H2O = Gн1 H2O- Gp2 H2O = 66151 – 0,14 = 66150,9 кг/ч (1.67) Последовательность расчетов превращений по реакциям (3) и (4) соответствует расчетам превращений по реакциям (1) и (2). кмоль/ч (1.68) 2х3RNH2 + х3H2S = х3 (RNH3)2S (1.69) GP3H2S = х3NH2SМH2S == 0,022 · 52 = 38,9 кг/ч (1.70) GP3 RNH2 = 2 х3NH2SМ RNH2 == 2 · 0,022 · 52 · 61,1 = 139,9 кг/ч (1.71) GP3 (RNH3)2S = х3NH2SМ( RNH3)2S == 0,022 · 52 · 1562,2 = 178,8 кг/ч (1.72) Gн3 H2S = G H2S - Gp3 H2S = 1768 – 38,9 = 1729,1 кг/ч (1.73) Gн3 RNH2 = Gн1 RNH2 - Gp3 RNH2 = 11669,9 – 139,9 = 11530 кг/ч (1.74) Х4(RNH3)2S + Х4 H2S = 2Х4RNH3НS (1.75) N(RNH3)2S = = кмоль/ч (1.76) GP4 (RNH3)2S = Х4 N (RNH3)2SМ( RNH3)2S = 0,341 · 1,14 · 156,2 = 61 кг/ч (1.77) GP4 H2S = х4 N(RNH3)2SМH2S = 0,341 · 1,14 · 34 = 13,3 кг/ч (1.78) GP4RNH3HS= 2 х4 N(RNH3)2SМ RNH2 HS = 2·0,341·1,14· 95,1 = 74,2 кг/ч(1.79) GP4(RNH3)2S = GP3(RNH3)2S - GP4(RNH3)2S = 178,8 – 61 = 117,8 кг/ч (1.80) GH4 H2S = GH3 H2S - GP4 H2S =1729,1 – 13,3 = 1715,8 кг/ч (1.81) С учетом содержания остаточного сероводорода в поступающем в аппарат абсорбенте (смотри см.табл. 1,3.) количество H2S, растворённое в насыщенном абсорбенте, равно (GH4 H2S)' = GH4 H2S + 8 =1715,8 + 8 = 1723,8 кг/ч (1.82) Расчет состава насыщенного абсорбента, выводимого из аппарата , дан в таблице 1.12. Таблица 1.12 расчет состава насыщенного абсорбента
2.1.5 Расчет работоспособности клапанных тарелок Работоспособность наиболее нагруженной по газу и жидкости нижней тарелки абсорбера определяется необходимыми значениями следующих показателей: сопротивление тарелки потоку газа; скорость газа в отверстиях тарелки; отсутствие провала жидкости; унос жидкости; высота слоя пены на тарелке; градиент уровня жидкости на тарелке; отсутствие захлебывания. Сопротивление тарелки потоку газа. Сопротивление (Па) клапанной тарелки потоку газа рассчитываем по формуле [10]: (1.83) где - коэффициент сопротивления тарелки; ωог – скорость газа в отверстии под клапаном, м/с; h' – высота сливной перегородки, м; h'' – подпор жидкости над сливной перегородкой, м; - сопротивление, связанное с действием сил поверхностного натяжения, Па. При полностью открытых клапанах коэффициент сопротивления сухой тарелки равен [10]. Скорость газа в отверстиях тарелки рассчитывается по формуле: , (1.84) где f – площадь сечения отверстий в тарелке, м2. |
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц – 22, источников – 8, рисунков – 9, таблиц – 1 | Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовая работа содержит: страниц – 20, источников – 8, рисунков – 7, таблиц – 2 | ||
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –19, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2 | Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –20, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2 | ||
Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –22, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2 | Реферат Дипломный проект : страниц 117, рисунков 7, таблиц 28, источников 15 В дипломном проекте решается важная техническая задача – модернизация ректификационной колонны | ||
Реферат Пояснительная записка к кп содержит 29 страниц, 18 рисунков,... Информационно-программный комплекс, информационная система, база данных, арм, даталогическое проектирование, автоматизация, директор,... | Реферат в работе изложены теоретические вопросы, проведен анализ... Работа содержит 69 страниц, 15 рисунков, 11 таблиц, 18 приложений, 48 источников | ||
Дипломная работа содержит 6 разделов, в которых рассмотрены: анализ... Пояснительная записка дипломной работы состоит из 101 листа, содержит 12 рисунков и 5 таблиц | Реферат Отчет: страниц 30; рисунков 14; таблиц 5 Тема: вопрос 1 Токарно-винторезные... Объектами исследования в первом вопросе являются токарно-винторезные станки любой модификации | ||
Реферата См также №41 Сср. Изучение запасов природного газа было связано только с разведкой нефти. Промышленные запасы природного газа в 1940 г составляли... | Пояснительная записка: 77 листов машинописного текста, рисунков 18,... Эритроциты, лейкоциты, тромбоциты, кондуктометрический датчик с капиллярным микроотверстием, электроды, электролит, разведения, двухуровневый... | ||
Когда закончится нефть и газ на планете? Начиная с января 2009 г. (украинского "газового фарса"), тема природного газа не сходит со страниц газет и сайтов, регулярно (практически... | Отчет изложен на 15 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц... Объект исследования – вода после фильтрации системой очистки воды «Золотая Формула zf-2» (ту 3697-001-96144318-2008) производства... | ||
Рабочая программа учебной дисциплины «технология химической переработки... «Оборудование нефтегазопереработки», основ технологии нефтегазопереработки и машин для переработки нефти и газа. Эти знания служат... | Отчет о научно-исследовательской работе Всего 85 с., 24 рисунков (7 граф., 3 черт.), 12 таблиц, 50 источников, 2 приложения |