Майлы шикізатты үздіксіз адсорбциялық тазалау қондырғысының технологиялық параметрлерін автоматты бақылау

Мазмұны

Аннотация...........................................................................................................................

Нормативтік сілтеме..........................................................................................................

Анықтамалар,белгілеу  және қысқартулар......................................................................

Кіріспе.................................................................................................................................

Әдебиетке шолу.................................................................................................................

Технологиялық тәсілімді жазу .........................................................................................

Негізгі аппаратты есептеу.................................................................................................

Қорытынды.........................................................................................................................

Пайдаланған әдибиеттер...................................................................................................

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Негізгі шартты белгілер

а – меншікті  жанасу  беті, м2/м3;

D – диффузия коэффициенті, м2/с;

d – диаметр, м;

F – массаберу  беті, м2;

G – инертті газдың  шығыны, кг/с;

g – еркін  түсу  үдеуі, м/с2; 

H, h - биіктік, м;

L – абсорбент  шығыны, кг/с;

МБК –көміртек қостотығының мольдік массасы, кг/кмоль;

m – таралу  коэффициенті;

N – таралу  сатысының  теориялық  саны;

Р – қысым, МПа;

T – температура, К;

U – суландыру  тығыздығы, м3/(м·с);

w – будың  жылдамдығы, м/с;

х – сұйық  концентрациясы;

у – газдың  концентрациясы;

∆ср – сұйық  фазадағы  абсорбцияның  орташа  қозғалу  күші, кг/кг;

∆ср – газды  фазадағы  абсорбцияның  орташа  қозғалу  күші, кг/кг;

β – масса беру  коэффициенті;

ε – насадканың  бос  көлемі, м3/м3;

λ – жиынтық  коэффициенті;

μ – динамикалық  тұтқырлық, Па·с;

ξ – кедергі  коэффициенті;

σ – меншікті  керілу  беті, Н/м;

ψ – сұйықтану  коэффициенті;

Re – Рейнольдс  ұқсастық  саны;

Fr – Фруд  ұқсастық  саны;

Гс – гидравликалық  кедергінің  ұқсастық  саны;

Nu/ – Нуссельттің  диффузиялық ұқсастық  саны ;

Pr/ – Прандтлдің  диффузиялық ұқсастық  саны.

Индекстер

к – соңғы  параметр;

н – бастапқы параметр;

x – сұйық фаза;

у – газды фаза;

ср – орташа  шама;

0 – қалыпты  шарт;

в – су;

* – тепе-теңдік  құрам.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

      Бет

Нормативтік сілтеме анықтамалар, белгілеу және қысқарту

      ГОСТ 12.2.003-74 - өндірістік жабдықтар.

      ГОСТ 5632-72 – бөлу сұйықтағы немесе булармен жанасатын колонна     бөлшектері мен табақша материалы.

      ГОСТ 380-71 – колоннаның қалған элементтері-болат.

      ГОСТ 481-71 – төсемелер порониттен жасалған ПОН-1.

ОСТ 26.291-79 – болаттан пісірілген аппараттар мен бөлшектер.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Анықтама

      Газдар  немесе  булар  мен  газдар  қоспаларынан  бір  немесе  бірнеше  құрастырушылардың  сіңіргіш  сұйықтармен  сіңірілуі  абсорбция  деп  аталады.

              Сіңірілетін  газды  абсорбтив,  ал  сіңіргіш  сұйықты  абсорбент  деп  атайды. 

              Егер  абсорбтив  абсорбентпен  химиялық  әрекеттеспесе,  ондай  процесті  хемосорбция  деп  атаймыз.

              Физикалық  абсорбция  көбінесе  қайтымды  процесс,  яғни  сіңірілген  газды  ерітіндіден  ажырату  мүмкін.  Мұндай  абсорбцияға  кері  процесс – десорбция  деп  аталады. 

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Кіріспе

Абсорбция

     Өндірісте  абсорбциялық  процестердің  пайдалану  аясы  өте  кең:  газды  сұйықпен  сіңіру  арқылы  дайын  өнімді  алу;  газды  қоспаны  компоненттеріне  бөлу;  газдарды  зиянды  қоспаларынан  тазарту;  газды  қалдықтардан  бағалы  компоненттерін  бөліп  алу.

              Газдар  немесе  булар  мен  газдар  қоспаларынан  бір  немесе  бірнеше  құрастырушылардың  сіңіргіш  сұйықтармен  сіңірілуі  абсорбция  деп  аталады.  Сіңірілетін  газды  абсорбтив,  ал  сіңіргіш  сұйықты  абсорбент  деп  атайды.  Физикалық  абсорбцияда  абсорбтив  абсорбентпен  химиялық  әрекеттеспейді.  Егер  абсорбтив  абсорбентпен  химиялық  әрекеттеспесе,  ондай  процесті  хемосорбция  деп  атаймыз.

              Физикалық  абсорбция  көбінесе  қайтымды  процесс,  яғни  сіңірілген  газды  ерітіндіден  ажырату  мүмкін.  Мұндай  абсорбцияға  кері  процесс – десорбция  деп  аталады. 

              Абсорбция  процесін   десорбция  процесімен  жалғастырып  өткізгенде  сіңіргіш  сұйық  көп  рет  қайталап  қолданылады  және  сіңірілген  газ  таза  күйінде  бөлініп  алынады.  Көптеген  жағдайларда  абсорбент  пен  абсорбтив  арзан  және  қажет  емес  өнім  болғанда  десорбция  процесін  өткізу  қажет  болмайды.

              Бұл бөлімде насадкалы абсорбердің негізгі кинетикалық массаалмасу теңдеуі есептелінген.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Әдебиетке шолу

Абсорбция процесі

Өндірісте  абсорбциялық  процестердің  пайдалану  аясы  өте  кең:  газды  сұйықпен  сіңіру  арқылы  дайын  өнімді  алу;  газды  қоспаны  компоненттеріне  бөлу;  газдарды  зиянды  қоспаларынан  тазарту;  газды  қалдықтардан  бағалы  компоненттерін  бөліп  алу.

              Газдар  немесе  булар  мен  газдар  қоспаларынан  бір  немесе  бірнеше  құрастырушылардың  сіңіргіш  сұйықтармен  сіңірілуі  абсорбция  деп  аталады.  Сіңірілетін  газды  абсорбтив,  ал  сіңіргіш  сұйықты  абсорбент  деп  атайды.  Физикалық  абсорбцияда  абсорбтив  абсорбентпен  химиялық  әрекеттеспейді.  Егер  абсорбтив  абсорбентпен  химиялық  әрекеттеспесе,  ондай  процесті  хемосорбция  деп  атаймыз.

              Физикалық  абсорбция  көбінесе  қайтымды  процесс,  яғни  сіңірілген  газды  ерітіндіден  ажырату  мүмкін.  Мұндай  абсорбцияға  кері  процесс – десорбция  деп  аталады. 

              Абсорбция  процесін   десорбция  процесімен  жалғастырып  өткізгенде  сіңіргіш  сұйық  көп  рет  қайталап  қолданылады  және  сіңірілген  газ  таза  күйінде  бөлініп  алынады.  Көптеген  жағдайларда  абсорбент  пен  абсорбтив  арзан  және  қажет  емес  өнім  болғанда  десорбция  процесін  өткізу  қажет  болмайды. 

              Химия  өндірісінде  абсорбция  төмендегі  мақсаттарда  қолданылады: 

1. газ  қоспаларынан  қымбат  бағалы  құрастырушыларды    мысалы,  крекинг  газдарынан  немесе  метанның  пиролизінен  ацетиленді;  мұнайды  өңдеу  қондырғыларынан  әртүрлі  көмірсутегілерін  ажыратып  алу  үшін;

2. ауаға  шығарылатын  қалдық  газдарды  зиянды  құрастырушылардан  мысалы,    минерал  тыңайтқыш  өндірісінде  фтор  қоспаларынан,  аммиак  синтездегенде  азотты  сутегі  қоспасынан  СО  және  СО  санитарлық  тазалау  үшін;

3.  дайын  өнімдер  мысалы,  SO ,  азот  оксидтерін  және  HCl-ды  сумен  сіңіру  арқылы  күкірт,  азот  және  тұз  қышқылдарын  алу  үшін  қолданылады.

              Фазалардың мөлшерлері аппараттың биіктігі бойынша өзгермейді деп қабылдаймыз және сіңірілетін газдың құрамын салыстырмалы мольдік концентрациямен өрнектейміз.Төмендегі белгіні қабылдаймыз:

G – инертті (тасушы) газ мөлшері, кмоль/с; уб және ус – абсобтивтен газ қоспасындағы бастапқы және соңғы концентрациялары, ;L – абсорбент шығыны, кмоль/с; хб және хс – абсорбтивтен абсорбенттегі бастапқы және соңғы концентрациялары,

Материалдық баланс теңдеуі:

                        G=(уб - ус)=L(хс - хб )

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

   Технологиялық тәсілімді жазу

Абсорбциялық процестерді жүзеге асыратын аппараттарды абсорберлер деп атайды.Абсорбция процесі фазалардың жанасу бетінде өтетін болғандықтан, абсорберлердегі сұйықпен газдың арасындағы жанасу беті үлкен болуы керек.Осы беттің түзілу тәсілдеріне байланысты абсорберлерді шартты түрде төмендегі түрлерге бөлуге болады: 1)бетті және қабықшалы; 2)насадкалы; 3)барботажды (табақшалы); 4)шашыратпалы.

          Бетті және қабықшалы абсорберлер

Бетті абсорберлер жақсы еритін газдарды (мысалы, HCl-ды сумен) сіңіруде қолданылады. Мұндай аппараттарда қозғалмайтын немесе өте жай қозғалатын сұйық бетінен газ өтеді (1-сурет). Абсорберде газбен сұйықтың жанасу беті аз болғандықтан, бірнеше аппарат тізбектеліп жалғанады да, газбен сұйық бір-біріне қарама-қарсы бағытты ағында өтеді. Сұйық бір аппараттан екінші аппаратқа өздігінен ағуы үшін кейінгі аппараттар бұрынғысынан төмендеу орналасады. Абсорбция процесіндегі жылуды бөліп алу үшін аппараттың ішіне сумен суытылатын ирек құбыр орнатады.

1-сурет  Бетті абсорбер

1-суретте көрсетілген аппарат бірнеше горизонталь құбырлардан (элементтерден) құралған. Құбырлар ішінде белгілі деңгейде жоғарыдан төмен қарай сұйық, ал төменнен жоғары қарай газ өтеді. Әр элементтегі сұйық днңгейі бөгеттер (2) арқылы бірқалыпты сақталады. Құбырлардың сыртқы беті суытатын сумен шайылады.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

2– сурет.  1 – желдеткіш (газ үрлегіш); 2 – абсорбер; 3 – сұйық  тарататын  тесіктер;  4,6 - суландырғыш; 5 – мұздатқыш; 7 – десорбер; 8 – десорбер кубы;  9,13 – абсорбентке  арналған  ыдыс;  10,12 – насостар; 11 – рекуператор  жылу  алмастырғышы.

                Колоннаның  2  төменгі  бөлігіне  газ  үрлегіш  1  арқылы  абсорбцияға  газ  беріледі.  Абсорбент  насоспен  10  абсорбентке  арналған  ыдыстан  9  колоннаның  жоғарғы  жағына  беріледі  және  суландырғыш  4  арқылы  абсорберге  біркелкі  таралады.  Колоннада  сұйық  және  газды  фазалардың  қарама-қарсы  процесі  іске  асады.  Абсорбциядан  кейінгі  газ  сұйық  тарататын  тесіктер 3  арқылы  өтіп,  колоннадан  шығады. Сұйық  өнім    абсорбентке  арналған  ыдысқа  13  келіп  түседі,  кейіннен  рекуператор  жылу  алмастырғышында  11  ысытылып,  насос  арқылы  12  десорберге  7     беріледі.  Абсорбенттен  сіңірілетін  компоненттің  таусылуы  су  буымен  ысытылатын  десорбер  кубында  8  іске  асады.  Абсорбент  рекуператор  жылу  алмастырғышында  11  ысытылып,  қосымша  мұздатқышта  5  салқындатылған  соң  колоннаның  суландыру  бөлігіне  келіп  түседі.          

               Барботажды (табақшалы) абсорберлер

Бұл абсорберлер тік колонна ішіне бір-бірінен белгілі қашықтықта орналасқан горизонталь бөгеттер – табақшалардан құралған болады. Табақшалар жәрдемімен фазалардың бағытты қозғалысы нәтижесінде сұйық пен газ көп рет жанасады. 3-суретте тор тесікті табақшалар көрсетілген. Мұндай колонналарда тік цилиндр корпус (1) ішіне горизонталды табақшалар орнатылады. Табақшаның барлық беті 2-8 мм диаметрмен бұрғыланып тесілген болады. Сұйықтың бір табақшадан екіншісіне ауысуы үшін түп жағы стаканға

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

(4) батырылған құйылу құбыры (3) орнатылады. Газ табақша тесіктерінен майда көпіршіктер түрінде өтіп сұйықта таралады. Газ жылдамдығы өте аз болғанда, жоғары табақшадағы сұйық төменгі табақшаға тесіктер арқылы ағып түсуі мүмкін. Бұл кезде масса алмасу процесінің қарқындылығы өте азайып кетеді. Сондықтан, сұйықтың табақшадан ағып түспеуі үшін газдың жылдамдығы мен қысымы сұйық қабатының қысымынан көп болуы керек.

Тор тесікті табақшалардың құрылымы қарапйым, орнатуы және жөндеуі оңай, гидравликалық кедергісі төмен болады.

Тор тесікті табақшалардың тесіктері ластанған сұйықтармен жұмыс істегенде тұнбалармен тез бітеліп қалуы мүмкін.

   Шашыратпалы абсорберлер

Абсорбердің мұндай түрлеріне фазалар шашыратып берілген сұықтың өте майда тамшылар бетінде жанасады. Бұл абсорберлер әдетте тік колонналы болады. Жоғары жағынан сұйық шашыратылады да, төменнен жоғары қарай газ қозғалады. Мұндай абсорберлер көбінесе жақсы еритін газдар үшін қолданылады.

Сұйықтарды шашырату үшін механикалық, пневматикалық және ортадан тепкіш шашыратқыштар қолданылады.

Артықша қысымы 2-200 атм. механикалық шашыратқыштар (форсункалар) арқылы өте майда тамшылар алуға болады.Бірақ олар тез бітеліп қалады, сондықтан суспенция, ластанған және тұтқыр сұйықтарға жарамайды.

Пневматикалық шашыратқыштар артықша қысым 5 атм. дейін сығылған ауа немесе бу әсерімен жұмыс істейді.

Ортадан тепкіш шашыратқыштар өте үлкен жылдамдықта айналатын (минутына 4000-20000 рет) турбина немесе тегеріштен (дискіден) құралған болады. Тегеріштер суспензия және ласианған сұйықтарды шашыратуға қолданады. Бұл абсорбердің артықшылығы: құрылымы қарапайым, гидравликалық кедергісі төмен, тазалау және жөндеу оңай, ластанған газдармен жұмыс істеуі мүмкін. Кемшіліктері: тиімділігі төмен, сұйықты шашырату үшін едәуір энергия шығындалады, газбен сұйықтың ілесіп кетуіне байланысты газдың жылдамдығы шектелген, сұйық мөлшері көп.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Негізгі аппаратты есептеу

Берілгені:

              Ауадағы СО2 (көміртек қостотығы)

              %

              Уб=8%

              Ретсіз Рашиг сақиналары.

              1. Насадкалы  абсорбердің  есептелуі

              Абсорбердің секундтық өнімділігі:

V0=13000м3/сағ / 3600=3.61 м3/c

              Көміртек қостотығының кіріс газындағы көлемдік массалық концентрациясы хк:

=1.98кг/ м3

Vco2=3.61*0.85=3.0685 м3/c

уб=кг/ м3

              Көміртек қостотығының шығыс газындағы көлемдік массалық концентрациясы хш:

Vco2=3.61 =0,2888 м3/c 

Сіңетін СО2 көлемі:

          Vco2 аб=(3,0685-0,2888)=2,7797

Ус=

              Масса алмасу бетінің теңдеуі:

F=M/(Kx∆Xор)=M/(Kx∆Yор)                                       (1)

              мұндағы:   Кх, Ку – сұйық  және  газды  фазалардың  масса беру  коэффициенті, кг/(м2·с).

           2.Сіңірілетін зат массасы мен сіңіргіш шығыны

              Көміртек қостотығының массасы   абсорбция  процесінде  газды  қоспадан  (Г)  уақыт  бірлігінде  сіңіргішке  айналуы  материалды  баланс  теңдігімен  анықталады:

М =                                   (2)

мұндағы: 

L, G – таза  сіңіргіштің  және  газдың  инертті  бөлігінің  шығыны, кг/с;

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Бет

- Көміртек қостотығының сіңіргіш  майдағы  бастапқы  және  соңғы  концентрациялары,  кг БК/кг М;

- Көміртек қостотығының газды  фазадағы  бастапқы  және  соңғы  концентрациялары,  кг БК/кг Г;

              Өлшемдерін  есептеу  үшін  сұйықтың  газға  түсіретін  қысымын,  фазалар  құрамын  бөліп  көрсетеміз:

;        ,                                  (3)

мұндағы:

ρоу –ауаның орташа  тығыздығы  ρоу =x1p1 + x2 p2=

                  Yб=кг СО2 /кг ауа;

         Хб= кг СО2 /кг ауа;

              Көміртек қостотығының сіңіргіш  майдағы  соңғы  концентрациясы  шығынын  (өз  кезегінде  абсорбердің  де,  десорбердің  де  өлшемдеріне  әсер  етеді),  сонымен  қоса  сұйықты  айдау  және  оны  регенерациялауға  байланысты  энергетикалық  шығындардың  бір  бөлігін  қамтамасыз  етеді.  Сол  себепті  -ны сіңіргіштің  оптималды  нәтижесі  бойынша  таңдайды [3]. Химиялық  СО2  өндірісі  үшін ауа шығынын L минималдығына қарағанда Lmin 1,5  есе  көп  алады  [4]. Бұл  жағдайда соңғы  концентрациясы  материалды  баланс  теңдігімен  берілгендерді  теңдестіру  арқылы  анықталады  ( 1.2 және 1.3  сурет):

.                                 (4)

Бұдан

кг СО2/кг ауа,

мұндағы:  - сұйықтағы  көміртек қостотығының бастапқы  құрамдағы  газбен  теңдескен  концентрациясы.

              Газдың  инертті  бөлігінің  шығыны

,                                            (5)

     мұндағы:   укөл — газды  фазадағы көміртек қостотығының көлемдік  үлесі.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Бет

м3 СО2/м3 ауа;

- көміртек қостотығының мольдік массасы, кг/кмоль [4].

G = 15 (1 - 0,0108 ) (0,44 – 0,04) = 5,935 кг/с.

              Сіңіргіш  компонент  бойынша  абсорбердің  өнімділігі:

М = G = 0,567 кг/с.               (6)

              Сіңіргіш  шығыны:

= 20,32 кг/с.

              Фазалардың  шығындалу  қатынасы  немесе  сіңіргіштің  салыстырмалы  шығыны:

= 3,43 кг/кг.

1.2.  Массаберудің  қозғалмалы  күші

              (1) теңдігі  бойынша  қозғалмалы  күш  сұйық  және  газды  фазалардың  концентрация  бірлігінде  берілуі  мүмкін.  Фазалардың  құрамдарының  сызықты  тепе-теңдік  тәуелділігі  үшін,  фазалардағы  ағынның  идеалды  ығысуын  қабылдай  отырып,  газды  фазаның  концентрациясының  бірлік  уақытындағы  қозғалмалы  күшін  анықтаймыз [1]:

                          ,                                 (7)

              мұндағы:   және – абсорберге  кірердегі  және  шығыстағы  ағындардың  үлкен  және  кіші  қозғалмалы  күштері, кг БК/кг Г (1.2  және  1.3  сурет).

;          ,

              мұндағы:   және – абсорберге  кірердегі  және  шығыстағы  сұйық  фазалардың   концентрациясымен  тең   газдағы  көміртек қостотығының концентрациясы (1.2  сурет).

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Бет

= 0,1 – 0,0653  = 0,0347  кг БК/кг Г

= 0,0045 – 0,0030 = 0,0015   кг БК/кг Г

= 0,0105   кг БК/кг Г

1.3  Масса беру  коэффициенті

              Фазалардың  диффузиялық  кедергілерінің  теңдігінен  масса беру  коэффициенті  Ку  анықталады  [1]:

,                       (8)

мұндағы:  

     және – тиісінше  сұйық  және  газды  фазалардағы  масса беру     коэффициенті, кг/(м2·с);

     m – таралу  коэффициенті, кг М/кг Г.

              Масса беру  коэффициентін  есептеу  үшін  міндетті  түрде  насадка  таңдап,  абсорбердегі  ағындардың  жылдамдығын  анықтау  қажет. Масса  алмасу  процесін  өткізу  үшін  насадка  түрін  таңдаған  кезде  келесідей  тұжырымдарды  ұстанған  дұрыс [3, 5]:

              Біріншіден,  процестің  негізгі  шарттары – бу   және  сұйықтағы  қысымы, жүйелердің  физикалық  құрамдарының  айырмашылығы,  механикалық  қоспалардағы  газ  және  сұйық  ағындардың  артықшылығы,   бірлік  көлеміндегі  аппараттағы  фазалардың  беттік  әсерлесуі   және  т.б. жатады;

              Екіншіден, технологиялық  процестерге  қойылатын  талаптар – колоннадағы  қысымды  міндетті  түрде  қамтамассыз  ету  керек,  жұмыс  тұрақтылығының  ауқымды  өзгеру  интервалы,  аппараттағы  сұйықтың  келіп  түсу  уақытының  аздығы  және  т.б.  жатады;

              Үшіншіден,  аппаратты  рәсімдеуге  қойылатын  талаптар –  қуат  бірлігі  аз  немесе   үлкен  болатын  аппараттың  өнімділігі,  коррозиялық  ортада  жұмыс  істеу  мүмкіншілігін  қамтамассыз  ету  және  т.б.  жатады. 

              Насадка  түрлері  2-суретте  көрсетілген  және  олардың  сипаттамалары  1-кестеде  келтірілген.

              Көрсетілген  талаптарға  сай  келетін  насадка – ағаштан  жасалған  хордалы  насадка.  Оның  өлшемдері  20 мм  қадаммен 10х100 мм.  Насадканың  меншікті 

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Бет

жанасу  беті  а = 65 м2 /м3, насадканың  бос  көлемі  ε = 0,68 м3 /м3, эквивалентті диаметрі dэ = 0,042м,  тығыздығы ρ = 145 кг /м3.

2 сурет Насадкалар  түрлері:

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

а – ағашты  хордалы насадка; б – Рашиг  шығыршықтары  ретсіз  және  ретімен; в – Палль  сақинасы; г – керамикалық Берль  ері; д – «Инталокс»  ері; е – кресті  бөгеті  бар  сақина; ж – спиральді  сақина; з – пропеллерлі насадка.

1 Кесте

Насадкалардың  сипаттамалары (өлшемдер мм-мен  көрсетілген)

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

1.4 Абсорбердің  диаметрі  және  газдың  жылдамдығы

              Насадкалы  абсорбердегі  газдың  жылдамдығын  келесідей  теңдік  арқылы  табуға  болады [1]:

,                         (9)

мұндағы:

ωпр – газдың  жалған  жылдамдығы, м/с;

μх, μв – судың  20 0С-тағы  және  абсорбердегі  сіңіргіштің  тұтқырлығы, Па∙с;

А,В – насадка  түріне  байланысты  коэффициенттер;

L және G – фазалардың  шығыны, кг/с.

А және В коэффициенттерінің  мәндері  төменде  көрсетілген [3]:

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Абсорбер  шартына  байланысты  газ  тығыздығын  есептейміз:

.

(1.9)  теңдігі   бойынша  жалған  жылдамдықты  ωпр  анықтаймыз:

              Нәтижесінде ωпр = 4,72 м/с.

              Газдың  жұмыс  жылдамдығын  анықтауды  көптеген  факторлармен  түсіндіруге  болады.  Жалпы  әрбір  процесс  үшін  [3]  техника-экономикалық  есептелу  нәтижесінде анықталады.Үлкен көлемді  газдардың  тасымалдануы  артық  қысымды  талап  етеді,  соған  орай  энергия  шығыны  да  артады.  Сондықтан  көміртек қостотықтарын ұстап  қалу  кезіндегі  жұмыс  жылдамдығын  анықтайтын  негізгі  фактор – насадканың  гидравликалық  кедергісі  болып  табылады.  Осыған  орай  жұмыс  жылдамдығын  ω=0,3 – 0,5 дейін  қабылдайды.

ω = 0,4ωпр = 0,4 ∙ 4,72 = 1,888 м/с.

Абсорбердің  диаметрі  шығындану  теңдігінен  анықталады:

,                                 (10)

мұндағы:   V – газдың  көлемдік  шығыны, м3/с.

=3,763 м

              Абсорбердің  стандартты  [6] диаметрін  таңдаймыз.  d = 3,8 м  болғанда  колоннадағы  газдың  нақты  жылдамдығы:

ω = 1,888 (2,363 / 3,8)2 = 0,73 м/с.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Химия  және  мұнай  өңдеу  өндірістерінде  диаметрі  (м)  төмендегіше  стандартталған  колонналар  жасалынады:

химия  өндірісінде – 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,2; 2,6; 3,0;

мұнай  өңдеу  өндірісінде – 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8; 3,0; 3,2; 3,4; 3,6; 3,8; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,4; 7,0; 8,0; 9,0.

              1.5 Суландыру  тығыздығы  және  насадканың  активті  беті

              Суландыру  тығыздығын  төмендегі  формула  бойынша  анықталады:

                                       (11)

мұндағы:   S – абсорбердің  көлденең  қимасының  ауданы, м2.

Мәндерін  орнына  қоямыз:

.

              Суландыру  тығыздығы  жеткіліксіз  болған  жағдайда  және    сұйықтың  берілуі  дұрыс  болмаған  кезінде  насадка  беті  толық  суланбауы  [3]  мүмкін.  Масса  беру  процесінде  суланған  беттің  өзі  процеске  қатысуы  ықтимал.

              Тиімді  суландыру  тығыздығы  Umin  бойынша  насадка  беті  толық  суланды  деп  есептеуге  болады.  Қабықшалы  абсорберлер  үшін  оны  келесі  формула  бойынша  анықтайды:

,                                          (12)

Бұдан  шығатыны

,                         (13)

мұндағы: 

Гmin – суландырудың  минималды  сызықты тығыздығы, кг/(м∙с);

σ – меншікті  керілу  беті, мН / м.

= 9,26∙ 10-4 кг / (м∙с).

.

              Насадканың сұйықтану  коэффициенті ψ=1  тең,  себебі  абсорберді  жобалауда   суландыру  тығыздығы  Umin – қа  қарағанда  үлкен  болады.  Насадкалы  абсорберлер  үшін  минималды  тиімді  суландыру  тығыздығын  Umin келесі  формуламен  анықтайды  [3]:

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

,                                            (14)

мұндағы: qэф – суландырудың  тиімді  сызықты  тығыздығы, м2/с.

              75 мм-лік  Рашиг  сақиналары  үшін   qэф = 0,033∙10-3 м2/с,  өзге  насадкалар  үшін  qэф = 0,022∙10-3 м2/с  тең.

              Рашиг  сақиналары  үшін   насадканың  сұйықтану  коэффициентін  ψ  келесідей  эмпирикалық  теңдіктен  табуға  болады.

                                         (15)

мұндағы:

     dн – насадка диаметрі;

     m – 0,133 dн-0,5

              Су және  сулы  қоспалардың  абсорбциясы  кезінде  жақсы  ерігіш  газдардың  насадкадағы  меншікті  сулану беті  төмендейді.Сондықтан  да  Г  жоғары  мәнге  ие  болғанда  ғана  толық  суландыру  іске  асады.  Бұндай  жүйелер  үшін   Гmin   мәнін  келесідей  анықтауға  болады:

                                    (16)

мұндағы:

      А  коэффициенті  суландырудың  шеткі  бұрышына  байланысты  және   0,12 – 0,17  аралығында  болады;

     Δσ – сұйықтың   меншікті  керілу  беттерінің  өзара  айырымы.

Насадканың  активті  беті  ψа  келесідей  формуламен  анықталуы  мүмкін [3]:

,                                          (17)

мұндағы:  ρ  және  q – насадка  түріне  байланысты  коэффициенттер  [3].

Сандық  мәндерін  қойсақ:

              Демек,  суланған  беттің  барлығы  активті  емес. Суландыру  нүктелерінің  санын  n  қанағаттандыратын  колоннаның  көлденең  ағыны  1 м2  болғанда  ғана   насадканың  беттік  активтігін  үлкейтеді.Суландыру  нүктелерінің   саны   берілген   қондырғының   түрін   анықтайды.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

1.6  Масса алмасу коэффициентінің  есептелуі 

              Насадкалар  үшін  газды  фазадағы  масса алмасу  коэффициенті  βу  келесідей  теңдік  бойынша   анықталады  [1; 3]:

                          ,                    (18)

мұндағы:  –  газды  фазадағы  Нуссельттің  диффузиялық  ұқсастық  саны.

Бұл  жерден   βу   (м/с)  теңдігі:

                     ,                    (19)

мұндағы: 

– газды  фазадағы  көміртек қостотығының диффузиялық  орташа  коэффициенті,  м2/с;

–  насадкадағы  газды  фаза  үшін  Рейнольдс  ұқсастық  саны;

  –   газды  фаза  үшін  Прандтльдің  диффузиялық   ұқсастық  саны;

–  газдың  тұтқырлығы,  Па·с  [2];

–  насадка  элементінің  биіктігі,  м.

              Ретсіз  насадкалы  колонналар  үшін  масса  алмасу  коэффициенті  βу  келесі  теңдік  бойынша  анықталады:

                         .

              Газды  фазадағы диффузиялық  көміртек қостотығының  коэффициентін  [1,  3,  8,  9]  теңдіктері  арқылы  табуға  болады:

                     .                          (20)

мұндағы:

–  көміртек қостотығының және  сұйық  газдың  қалыпты  қайнау  температурасындағы  мольдік  көлемі,  см3/моль;

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

–  көміртек қостотығының тиісінше және     газдың  мольдік  массасы,  кг/моль

   м2/с;

;

;

  м/с.

βу  масса алмасу  коэффициентінің  кең  көлемді  есептелуі  үшін:

  кг/м2·с.

              Насадкалы  колонналар  үшін  сұйық  фазадағы масса  алмасу  коэффициенті  βх  келесі  теңдік  бойынша  анықталады:

                         .                      (21)

мұндағы:  –  сұйық  фазадағы  Нуссельттің  диффузиялық  ұқсастық  саны.

Бұл  жерден   βх   (м/с)  теңдігі:

                     ,                    (22)

мұндағы: 

–  көміртек қостотығының диффузиялық  орташа  коэффициенті,  м2/с;

  –   ағатын  сұйық  қабатының  қалыңдығы,   м;

–  насадкадағы  ағатын  сұйық  қабатының  қалыңдығы    үшін  Рейнольдс  ұқсастық  саны;

  –   сұйық  фаза  үшін  Прандтльдің  диффузиялық   ұқсастық  саны.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Ерітілген  қоспадағы  диффузия  коэффициентін  D   [3, 8, 9]  теңдіктері  арқылы  табуға  болады:

.                           (23)

мұндағы:

М  –  тас  көмір  майының  мольдік  массасы,  кг/кмоль; 

Т  –  май  температурасы,  К;

– май  тұтқырлығы,  мПа·с;

– көміртек қостотығының мольдік  көлемі,  см3/моль;

Β –   молекула  құрамын  ескеретін  көрсеткіш. 

   м2/с;

м;

;

;

  м/с.

β  масса алмасу  коэффициентінің  кең  көлемді  есептелуі  үшін:

  кг/м2·с.       

1.7   Масса  алмасу   беті   және   абсорбер  биіктігі

              Абсорбердегі  масса  алмасу  беті  (5.1)   теңдігінен  анықталады:

   м2.

              Масса  алмасу бетіне  сәйкес  насадканың  биіктігін  мына  формуламен  анықтаймыз:

  м.           (24)

              Әдетте  скруббер  биіктігін  40-50  м  аралығында  алады,  сол  себепті  берілген  процеске  сәйкес  өзара  байланысқан  4  скрубберлерді  қабылдаймыз,  олардың  әрбір  насадкасының  биіктігі  36  м.

              Насадканың   төменгі   қабатына   салмақ   түспеу   үшін   колоннада  20–25   ярусты  торлар  орнатылады.   Әрбір  ярус  [6]  нұсқаулықта  көрсетілген 

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

тіректерге  орнатылады.   Әрбір  ярустардың  ара  қашықтығы  0,3–0,5  м   аралығында  болады  [4].

              Әрбір  ярустағы  торлар  саны  25,  ал  ярустардың  ара  қашықтығы  0,3м  деп  қабылдап,  абсорбердегі  насадка  биіктігін  анықтаймыз:

м

              Абсорбер  мен  насадканың  астыңғы  бөлігінің  ара  қашықтығы    колонна  ағынында  газдың  біркелкі  таралуымен  анықталады.  Насадканың  жоғарғы  бөлігінен  абсорбердің  қақпағына  дейінгі  ара  қашықтықты    сепарациялы  кеңістіктің  биіктігінен  және  насадка  суландырғышын  реттегішінің  өлшемімен  анықталады.  [12]  нұсқауға  сәйкес  осы  өлшемдерді   1,4  және  2,5 м  деп  аламыз.  Сонда  бір  абсорбердің  толық  биіктігі  келесідей  болады:

  м.

1.8   Абсорберлердің  гидравликалық  кедергісі

              Гидравликалық  кедергі     абсорберден  өтетін  газды  ағынның  энергетикалық  шығындарының  себепшісі  болып  табылады.      көлемін  келесідей  формуламен  анықтайды  [3]:

,         (25)

мұндағы:

–  құрғақ   насадканың  гидравликалық  кедергісі,  Па;

U –  суландыру  тығыздығы,  м3/м2·с;

b –  насадка  түріне  байланысты  коэффициент.  b мәні  төмендегі  кестеде  көрсетілген [3]:

Насадка                                                           b

Тәртіпті  орналасқан  Рашиг  сақиналары:            

         50 мм                                                              173

         80 мм                                                              144

        100 мм                                                             119

Тәртіпсіз  орналасқан    Рашиг  сақиналары:            

         25 мм                                                              184

         50 мм                                                              169

Паль  сақиналары (50 мм)                                     126

Керамикалық  блоктар                                          151

«Инталокс»  ері:

         25 мм                                                               33

         50 мм                                                               28

Берль  ері  (25 мм)                                                   30

              Насадканың  құрғақ  гидравликалық  кедергісі  келесідей  теңдікпен   анықталады:

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

,                   (26)

мұндағы:

–  жиынтық  коэффициенті.

;                          (27)

                                           ;

  Па.

              Тәртіпсіз  орналасқан  насадкалардың  гидравликалық  кедергісі  келесідей  теңдікпен  өрнектеледі:

.                  (28)

              Тәртіпсіз  орналасқан  сақиналы  насадкалар  үшін  гидравликалық  кедергі  келесідей  формулалар  арқылы  есептеледі:

Газ  қозғалысының  ламинарлық  режимінде  (<40)

   ;                                  (29)

Газ  қозғалысының  турбуленттік  режимінде  (>40)

.                                  (30)

              Тәртіпті  орналасқан  сақиналы  насадкалар  үшін  гидравликалық  кедергі  келесідей  формула  арқылы  есептеледі:

,                         (31)

мұндағы:

–  үйкеліс шығынын  есепке  алатын  кедергі  коэффициенті;

  –  жергілікті  кедергі  коэффициенті.

.

              Демек,  суланған  насадканың  гидравликалық  кедергісі    тең  болады: 

  Па.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Колонналы  аппараттардың  құрылысы

              Колонналы  аппараттар  химиялық,  мұнайхимиялық  және  мұнай  өңдеу  салаларында  жылу  және  масса  алмасу  процестерін  (ректификация, дистилляттау, абсорбция, десорбция)  іске  асыру  үшін  арналған.

              Колонналы  аппараттар  16 кг/см2 (1,6 МПа) қысымда жұмыс  істеу  үшін  диаметрлері  400-4000 мм  аралығында   болады.     Корпусты  толық  қамтамассыз  ету  үшін     40 кг/см2 (4,0 МПа) қысымда,   атмосфералық   немесе   вакуумдық   қысымда  (10 мм  сын.  бағ.  жоғары)  жұмыс  істегелінеді.

              Диаметрі  400-800  мм  колонналы  аппараттар  себелегіш  насадкамен  жасалады.  Колоннаға  сұйық  біркелкі  таралуы  үшін аппарат ТСН-III  және  ТСН-ii  табақшаларымен   жабдықталған.  

              Диаметрі  1000-2800  мм  колонналы  аппараттар  себелегіш  насадкамен  және  ауыстырылатын  қақпақпен  жасалады.  Колоннаға  сұйық  біркелкі  таралуы  үшін аппарат ТСН-III  және  ТСН-ii табақшаларымен  жабдықталған.  

              ТСН-III  табақшасын  аппараттың  жоғарғы  жағына  орналастырады,  ТСН-ii  табақшасын  тор  тірегішіне  орналастырады.  Насадканың  әрбір  ярусы  тор  тірегішіне  сүйеніп  тұрады.   Аппарат  корпусында  насадканың  әрбір  ярусына  диаметрі  500 мм  екі  люк  орнатылған.  Бір  люк  5-10  табақшаға  арналып  жасалады.  Люктерді  ОСТ 26-2000-77, ОСТ 26-2015-77  бойынша  дайындайды.   

              Диаметрі  1000-1600  мм  колонналы  аппараттар  үшін  диаметрі       500 мм  люктер  сай  келеді.  Қондырғымен  қоса  есептегенде  табақшалардың  ара  қашықтығы  800 мм  болуы  қажет. 

              Диаметрі  1600  мм-ден  жоғары  колонналы  аппараттар  үшін  диаметрі    800  және  1000 мм  люктер  сай  келеді.  ТКП  және  ТСО  табақшаларына  арналған  люктер  диаметрі  450  немесе  500  мм  болуы  қажет.    

              Колонналы  аппаратта  корпусының  қабырғасының  қалыңдығы  аппарат  диаметріне  байланысты  болады:

Аппарат  диаметрі, мм                                      Қабырға  қалыңдығы, мм

1000-1800                                                                           10

2000-2600                                                                           12

2800-3200                                                                           14

3400-3800                                                                           18

4000                                                                                     24

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

          Қорытынды

Бұл курстық жұмыста насадкалы абсорбер қондырғысын есептедім.Өндірісте СО2 газды ауаға таралуы үшін сумен араластырады.Осы процесті насадкалы абсорбер қондырғысында жүзеге асырылады.Есептей келе абсорбер қондырмасының биіктігін, оның диаметрін, судың шығынын, газдың жылдамдығын есептедім.

1.Абсорбер қабатының биіктігі: Н=46,9м

2.Абсорбер қондырмасының диаметрі: d=5м

3.Газдың жылдамдығы: W=4,72м/с

4.Тазалау дәрежесі:

5.Гидравликалық кедергісі: 470228 Па

Насадкалы абсорберлердің артықшылығы: құрылымы қарапайым, гидравликалық кедергісі төмен.

Кемшіліктері: сұйықтың аз мөлшерінде насадканың нашар сұйықтануы, бөлінген жылуды шы,арудың қиындығы, ластанған сұйықтармен жұмыс істеудің қиындығы.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Пайдаланылған әдебиеттер:

1.      Павлов К.Ф., Романов П.Г., Носков А.А, Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л. Химия, 1976. 552с

2.      ГОСТ 11987-81 Аппараты выпарные трубчатые.

3.      Спровочник химика. М. – Л. Химия, Т. ІІІ, 1962. 1006с. Т.V, 1966. 974с

4.      Мищенко К.П, Полторацкий Г.М. Термодинамика и строение водных и неводных ростворов электрмагнитов. Изд.2-е. Л. Химия, 1976. 816с.

5.      Воробьева Г.Я. коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. 2-е. М.: Химия, 1975. 816с.

6.      Касаткин А.Г. основные процессы и аппараты химической технологии. Изд.9-е. М, Химия, 1973. 750с.

7.      Викторов М.М. методы вычисления физико-химических величии и прикладные расчеты. Л. Химия, 1977. 360с.

8.      Чернышов А.К, поплавский К.Л, Заичко Н.Д. Сборник номограмм для химико-технологических расчетов. Л.: Химия, 1974. 200 с.

9.      Тананайко Ю. М., Воронцов Е.Г. методы расчета и исследования пленочных процессов. Киев: Техника, 1975.312с.

10. Теплотехнический справочник. Т.2.М.: Энергия, 1972.896с.

11. ГОСТ 26716-73. Барометрические конденстаоры.

12. Вакуумные насосоы. Каталог-справочник. М.:ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1970. 63с.

13. Калач Т.А., Радун Д.В. Выпарные станции. М.: Мангиз, 1963. 400с.

14. Чернобыльский И.И. Выпарные установки. Киев: Изд. Киевского университета, 1960. 262 с.

15. Лебедев П.Д., Щукин А.А. теплоиспользуещие установки промышленных предприятий. М.:Энергия, 1970. 408 с.

16. Таубман Е.И. Расчет и моделирование выпарных установок. М.: Химия, 1970. 216с.

17. Олевский В.М., Ручинский В.Р. Рооторно – пленочные тепло и массобменные аппараты. М.: Химия, 1977, 206с.

18. Удыма П.Г. аппарты с погружными горелками. М.: машиностроение, 1965. 192с.

19. Попов Н.П. выпарные аппараты в производстве минералных удобрений. М.: Химия , 1974. 126с

20. Таубман Е.И. выпаривание. М.: химия, 1982. 327 с.

21. Ахбердиев Ә.С. Химиялық технология негізгі процестері және аппараттары. 1,2 т. Алматы. 1993

22.   Ахбердиев Ә.С. Ханқоджаев Ш., Омарқұлов П.К. ТӨПА. Шымкент 2004, 259Б.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет

Формат

Аймақ

Кескін

Белгіленуі

Аталуы

Саны

Ескер-ту

0301001

Қыздырғыш будың кіруі

1

0301002

Екіншілік будың шығуы

1

0301003

Ертіндінің кіруі

3

0301004

Ертіндінің шығуы

2

0301005

Конденсаттың шығуы

1

0301006

Технологиялық

1

0301007

Жууғa арналған

1

0301008

Технологиялық

1

0301009

Сынама алуға арналған

2

03010010

Аппараттан алынған қалдық

1

03010011

Үрлеу үшін

2

03010012

Ауалы

1

03010013

Кедергі термометрі үшін

4

03010014

Сынап термометрі үшін

4

03010015

Манометр үшін

1

03010016

Люк

2

03010017

Люк

1

03010018

Люк

1

03010019

Қарау терезесі

8

03010020

Қарау терезесінің жуатын судың кіруі

8

03010021

Деңгей өлшеу үшін

2

0302001 БА 1-3

Буландыру апараты

1

0302002

Жапқыш тетік

1

0302003

Реттегіш тетік

1

0302004 С 1-3

Сыйымдылық

1

0302005 Ж

Жылуалмастырғыш

1

0302006 БК

Барометр конденсатор

1

0302007

Конденсат алып кеткіш

1

0302008 Н 1-2

Насос

2

0302009 ВН

Вакумды насос

2

03020010 Ұ 1-2

Ұзартқыш

1

Буландыру аппараты

Әдеб.

Мас-са

Масш-таб

Өзг

Бет

Құжат №

Қо-лы

Күні

Орындағ-ан

Арты

кова

Тексер-ген

Сүйгенбаева

Қабылда-ған

Бет

Беттер

М. Әуезов атындағы ОҚМУ

ТП және А Кафедрасы

ИП-09-5к1 тобы

Норм.бақыл.

Бекіткен

Аннотация

Бұл курстық жұмыста  насадкалы абсорбер есептелінген.

Жұмыстың түсіндірме жазбасы келесі бөлімдерден тұрады:

- жобалауға берілген тапсырма қағазы;

- мазмұны;

- аннотация;

- нормативтік сілтеме

- анықтамалар, белгілеу және қысқарту;

- кіріспе;

- әдебиетке шолу;

- негізгі аппаратты есептеу;

- қорытынды;

- пайдаланылған әдебиеттер.

Бұл курстық жұмыстың түсіндірме жазбасы ГОСТ 12.2.003-74 А4 пішінді парақ көлемінде және А1 пішінді параққа насадкалы абсорбер аппаратының сызбасы жасалынды.

Өзг

Бет

Құжат №

Қолы

Күні

Бет