Абсорбер для разделения газовой смеси азот-вода

Перечень чертежей:

1. Чертёж общего вида колонны абсорбционной диаметром 1400 на формате А1 с обозначениями, спецификацией и следующими техническими требованиями:

• При изготовлении, испытании и постановке аппарата должны выполняться требования:
• ГОСТ 12.2.003-74 “Оборудование производственное. Общие требования безопасности”:
• ОСТ 26.291-79 “Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования”.
• Материал деталей колонны, соприкасающихся с разделительными жидкостями – сталь Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, остальных – сталь Ст3 ГОСТ 380-71;
• Аппарат испытать на прочность и плотность гидравлически в горизонтальном положении давлением 0,2МПа, в вертикальном положении – наливом;
• Сварные швы в объёме 100% контролировать рентгенопросвечиванием.

Техническая характеристика:

• Аппарат предназначен для разделения газовой смеси азот-вода;
• Производительность – 3,6 кг/с;
• Давление в колонне – атмосферное;
• Температура среды в кубе - 20°С;
• Среда в аппарате – токсичная, коррозионная;
• Тип колонны – насадочная;
• Высота насадки – 10 м.

2. Технологическая схема абсорбционной установки А4 со следующими обозначениями:

• Абсорбер;
• Колонна ректификационная;
• Холодильник;
• Подогреватель;
• Насос;
• Вентиль регулирующий.

Среда в трубопроводе:

• Вода питательная и с РК;
• Смесь азота и воды с этанолом;
• Этанол РК;
• Азот с абсорбера;
• Подача воды и возврат;
• Пар;
• Конденсат.

3. Эскизы сборочных единиц абсорбционной колонны А2: крышки и тарелки ТСН-III со следующими техническими требованиями:

• Материал деталей: крышка - сталь Х18Н10Т ГОСТ 5632-72, тарелка - сталь Ст3 ГОСТ 380-71;
• Сварные соединения должны соответствовать требованиям ОСТ 26-01-82-77 “Сварка в химическом машиностроении”.

Дополнительные материалы: расчётно-пояснительная записка прилагается на 22 страницах. В пояснительной записке рассмотрен технический расчёт для проектирования насадачного абсорбера со следующими исходными данными:

• Абсорбтив – этанол;
• Абсорбент – вода;
• Инертный газ – азот;
• Тип насадки – кольца Рашига, керамические, упорядоченные 80*80*8;
• Коэффициент распределения - 1,08.

Произведён расчет насадочного абсорбера, где размеры колонного массообменного аппарата определяются поверхностью массопередачи и скоростями фаз.

Выполнен расчет массы поглощаемого вещества и расхода поглотителя, где найдены начальная – 0,013249 кг/кг и конечная – 0,000164 кг/кг относительные массовые концентрации абсорбтива в инертной части. Конечная концентрация этанола в поглотителе обусловливает его расход, а также часть энергетических затрат, связанных с перекачиванием жидкости и ее регенерацией:

• Массовый расход воздуха – 3,75 кг/с;
• Объемный расход азота к условиям в абсорбере – 3,18 м³/с;
• Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту – 0,0491 кг/с;
• Расход поглотителя – 3,8583 кг/с.

Представлен рисунок, показывающий зависимость между содержанием этанола в азоте и в воде.

Составлены уравнения равновесной и рабочей линий.

Выполнен расчет движущей силы массопередачи, где средняя движущая сила процесса абсорбции – 0,0013 кг/кг.

Найден коэффициент массопередачи по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений, для расчёта которого выбран тип насадки: кольца Рашига, керамические, упорядоченные.

 Рассмотрен расчет скорости газа и диаметр абсорбера:

Произведён расчет плотности орошения - 25,1*10^-4 м³/м²с и активной поверхности насадки.

Выполнен расчет коэффициентов массоотдачи:

• В газовой фазе – 0,029 кг/м²с, в жидкой фазе – 0,59995 кг/м²с;
• Коэффициенты диффузии этанола в воде – 1,28*10^-9 м²/с и массопередачи по газовой фазе – 0,03247 кг/м²с.

Рассмотрен расчет поверхности массопередачи – 1169,996 м² и высоты абсорбера – 9,5 м.

Произведён расчет гидравлического сопротивления абсорбера – 2094 Па, значение которого влияет на технологический режим работы аппарата.

Выполнен механический расчет основных узлов и деталей абсорбера, который состоит из проверки на прочность и сводится к определению номинальных размеров, обеспечивающих им необходимую долговечность:

• Толщина цилиндрических обечаек – 2-4 мм, в зависимости от их диаметра;
• Допускаемое давление в обечайке – 1,56 МПа;
• Необходимая толщина эллиптических днищ – 3 мм;
• Максимальный радиус кривизны днища – 1400 мм.

Толщина эллиптического днища принята - 8мм, исходя из условий, соответствующих толщине обечайки.

Спецификация –  присутствует на чертеже

В программе: Компас 3D v