Технико-экномический расчет насадочного абсорбера

 

Аннотация

 

В данной курсовой работе произведен расчет технологических основ создания насадочного абсорбера, расчёт технико-экономических характеристик, а так же вычислены технологические критерии развития ТО, выполнена 1 графическая работа. Работа выполнена согласно методическим указаниям.

 

Содержание:

 

Введение

1. Расчет технико-экономических характеристик

2. Технологические критерии развития ТО

2.1. Критерии трудоёмкости изготовления ТО

2.2. Критерий использования материалов

2.3. Критерий расхода энергии

2.4. Критерий габаритных размеров ТО

3. Описание конструкции насадочного абсорбера

4. Выбор конструкционных материалов

5. Описание технологии изготовления машины

Заключение

Список литературы

 

 

Введение

 

Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени. Обратный процесс — выделение растворенного газа из раствора — носит название десорбции.

В абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две  фазы —жидкая и газовая и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции). Таким образом, абсорбционные процессы являются одним из видов процессов массопередачи.

На практике абсорбции  подвергают большей частью не отдельные  газы, а газовые смеси, составные  части которых (одна или несколько) могут поглощаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные  части называют абсорбируемыми компонентами или просто компонентами, а непоглощаемые составные части — инертным газом.

Жидкая фаза состоит из поглотителя и абсорбированного компонента. Во многих случаях поглотитель  представляет собой раствор активного  компонента, вступающего в химическую реакцию с абсорбируемым компонентом; при этом вещество, в котором растворен  активный компонент, будем называть растворителем.

Инертный газ и поглотитель  являются носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах. При физической абсорбции (см. ниже) инертный газ и поглотитель по расходуются и не участвуют в процессах перехода компонента из одной фазы в другую. При хемосорбции (см. ниже) поглотитель может химически взаимодействовать с компонентом.

Санитарной очистки газов, отбросный раствор, сливаемый (после обезвреживания) в канализацию.

Сочетание абсорбции с  десорбцией позволяет многократно  использовать поглотитель и выделять абсорбированный компонент в  чистом виде. Для этого раствор  после абсорбера направляют на десорбцию, где происходит выделение компонента, а регенерированный (освобожденный  от компонента) раствор вновь возвращают на абсорбцию. При такой схеме (круговой процесс) поглотитель не расходуется, если не считать некоторых его  потерь, и все время циркулирует- через систему абсорбер — десорбер — абсорбер.

В некоторых случаях (при  наличии малоценного поглотителя) в процессе проведения десорбции  отказываются от многократного применения поглотителя. При этом регенерированный в десорбере поглотитель сбрасывают в канализацию, а в абсорбер подают свежий поглотитель.

Области применения абсорбционных  процессов в химической и смежных  отраслях промышленности весьма обширны. Некоторые, из этих областей указаны  ниже:

Получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью. Примерами  могут служить: абсорбция SO₃ в производстве серной кислоты; абсорбция НСl с получением соляной кислоты; абсорбция окислов азота водой (производство азотной кислоты) или щелочными растворами (получение нитратов) и т. д. При этом абсорбция проводится без последующей десорбции.

Из различных типов  аппаратов в настоящее время  наиболее распространены насадочные и  барботажные тарельчатые абсорберы. При выборе типа абсорбера нужно в каждом конкретном случае исходить из физико-химических условий проведения процесса с учетом технико-экономических факторов.

 

1. Расчёт  технико-экономических характеристик.

 

Коэффициент использования  колонны:

Насадочный абсорбер стоимостью С = 800 тыс. тенге, с отдачей От = 560 млн.тенге/год.

Абсорбер работает в две  смены с коэффициентом загрузки 0,85, потребляет электрической энергии 200 Вт=0,2кВт.

При пятидневной рабочей  неделе число рабочих дней в году 5 * 52 = 260, а за вычетом праздничных  дней (в среднем 5 дней в году) – 255. Годовое число рабочих часов 255 * 16 * 0,85 = 3480.

При общем числе часов  в году 365*24=8760 коэффициент использования колонны:                                        

                                                     (1.1)

Срок службы абсорбера 14 лет (согласно исходным данным).

 

Наработка абсорбера  за срок службы:

                                                         (1.2)

                                                 (1.3)

 

Средняя за период службы рентабельность:  

                          (1.4)

 

возрастает от исходного  значения q = 3,89 при D = 1 год до q = 3,92 при D = 5,6 лет.

Экономический эффект. Годовой экономический эффект от работы машины (годовой доход)

Q                                     (1.5)

Q                (1.6)

Допустим, что абсорбер работает в среднем на 0,8 номинальной мощности. При стоимости 1 кВт/ч 12,97 тенге годовой расход на электроэнергию Эн =  3480 • 0,2 • 0,8• 12,97 = 6205 тенге/год.

Пусть годовая заработная плата оператора 600 000 тенге, тогда  при двусменной работе затраты на оплату труда Тр = 1 200 000 тенге/год.

 

Расходы на обслуживание абсорбера  включим в оплату труда оператора. Накладные расходы примем равными 100% Тр. Доля материала и инструмента в стоимости продукции а = 0,25, т. е. Мт + Ин = 0,25 От = 140 млн. тенге/год.

 

Примем, что расход на ремонт за весь период эксплуатации равен  стоимости абсорбера ( = С). Суммарный экономический эффект за период эксплуатации:

  = 420 000 000 D – 2406205 = 2 349 593 795 тенге                                                                   (1.7)

 

Срок окупаемости Н_ок определяется как период службы, при котором суммарный экономический эффект равен стоимости машины, т. е.

C =H_ок(От – Р) – Ам,                                             (1.8) 

где:  Р – годовые эксплуатационные  расходы,

Р = Эн + Мт + Ин + Тр + Об + Нк.                                                   (1.9)

Затраты на ремонт, как правило, весьма малые в первые годы эксплуатации и ими пренебрегают.

Расход на амортизацию  за срок окупаемости

                                             (1.10)

где Н – период службы машины.

После подстановки значения А_м в уравнение получаем:

 

                                                                                                                           (1.11)

 

 

Коэффициент эксплуатационных расходов:

                       (1.12)

Коэффициент эксплуатационных расходов возрастает с увеличением  долговечности и при больших  значениях D. Соответственно снижается доля стоимости машины в общей сумме расходов.

 

Коэффициент стоимости  машины (процентное отношение стоимости машины к сумме расходов)

                                    (1.13)

                                (1.14)

 

Следовательно, повышение  стоимости машины, направленное на увеличение % ее долговечности, вполне целесообразно, так как выигрыш  от увеличения долговечности намного  превосходит снижение экономического эффекта из-за удорожания машины. Например, увеличение исходной  долговечности  в 5 раз (с 2 до 10 лет), сопровождаемое повышением стоимости машины даже вдвое, увеличивает, согласно формуле (1.13), экономический эффект в 9 раз.

Снижение энергопотребления (увеличение КПД абсорбера) в рассматриваемом  случае влияет крайне незначительно. Повышение  КПД даже на 20% увеличивает экономический  эффект незначительно.

 

 

Снижение расходов на труд (частичная автоматизация, допускающая  применение менее квалифицированного труда) в реальных пределах на 30% увеличивает  экономический эффект по сравнению  с исходным в 1,35 раза при D = 1 год и в 1,2 раза при D = 5,6 лет.

Наиболее эффективно увеличение отдачи (повышение производительности). Так, увеличение отдачи в 1,5 раза повышает экономический эффект по сравнению  с исходным в среднем в 2 раза, а увеличение отдачи вдвое – в 3 раза.

 

 

 

2. Технологические  критерии развития ТО

2.1. Критерии  трудоёмкости изготовления ТО

      Критерий трудоёмкости равен  отношению суммарной трудоёмкости  Т_С  проектирования, изготовления, подготовки к эксплуатации изделия и его главному показателю эффективности Q, т.е. представляет собой удельную трудоёмкость изготовления на единицу получаемой эффективности

                                             К_т=Т_с/Q=C/Q.                                            (2.1)

                                                (2.2)

где С = 800 тыс. тенге (согласно исходным данным);

       – скорость газового потока в абсорбере [6];

       – площадь сечения колонны, м²

                               (2.3) 
                         (2.4)

                          _(2.5)

 

2.2. Критерий  использования материалов.

      В процессе  обработки появляются  обрезки,  стружка и другие  отходы, в результате чего масса  готовых деталей и соответственно, ТО получается меньше  массы  израсходованных материалов. В связи  с этим потери, например, чёрных  металлов в машиностроении составляют 20 – 28%  отходов в стружку  при обработке резанием.

      Доля отходов в большей мере  зависит от технологического  процесса и оборудования, поэтому  существует и действует технологический  критерий использования материалов  К_и.м  равный отношению массы изделия М_и к массе израсходованных материалов Q_р.

 

К_и.м  = М_и/ Q_р.                                                (2.6)

где: М_и = 3520 кг;

        Q_р.= 4300 кг [6];

                                       _(2.7)

 

2.3. Критерий  расхода энергии.

     При  изготовлении и эксплуатации  ТО, как правило, расходуется определённое количество энергии. В связи с этим существует и действует критерий расхода энергии, это отношение мощности потребляемой ТО к его главному показателю эффективности.

   Поскольку  большинство конструктивных мероприятий  по улучшению критерия сводится  к повышению доли энергии, используемой  непосредственно для выполнения  полезной работы, то в инженерной  практике широко используют еще  одну модификацию критерия расхода  энергии, называемой коэффициентом  полезного действия. Эта модификация  критерия равна отношению полезной  работы (энергии) к затраченной.

                                                 (2.8)

где: =0,2 кВт/час – потребляемая электрическая энергия;

= Н_с /Д – коэффициент заполнения аппарата. Н_с – высота заполнения аппарата сырьем, м. (Н_с /Н = 0,75÷0,85)

- коэффициент  потребляемой энергии на запуск  аппарата, в большинстве случаев  К₂=1.

    Критерий является монотонно возрастающей функцией, которая принимает значения в интервале 0< <1.

                                   (2.9)

 кВт/кВт                               (2.10)

 

2.4. Критерий  габаритных размеров ТО.

       Снижение габаритных размеров  ТО и его элементов можно  получить выполнением следующих  рекомендаций:

--  уменьшение  площади и объёма зданий и  помещений в которых находятся ТО;

--  уменьшение  площади земли, занимаемой непосредственно  ТО или зданиями в которых находятся ТО;

-- сокращение  расходов по защите ТО (расходы  на материалы корпуса, кожуха  и т.п.) и уходу за ними;

-- сокращение  расходов по транспортированию  ТО.

      Критерий габаритных размеров  равен отношению основных габаритных  размеров технического объекта  V к его эффективности Q.

                                              _(2.11)

где: V- объем аппарата, м³

V= f ∙ H = 6,15 ∙ 27 =166,05 м³                           (2.12)

_м³/ м³∙час                          (2.13)

 

 

3. Описание конструкции насадочного абсорбера

Аппарат предназначен для  поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).

Широкое распространение  в промышленности в качестве абсорберов получили колонны, заполненные насадкой — твердыми телами различной формы.

В насадочной колонне (рис 1.) 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 насадки 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.