Міністерство освіти і науки,молоді та спорту України

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ,МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КУРСОВА РОБОТА

З теми: «Очищення повітря від парів аміаку»

Дисциплина: «Процеси та апарати хімічної технології»

Виконав

Перевірила доц. каф. ХТТ Акімова Л.М.

Донецьк – 2012

РЕФЕРАТ

Курсова робота: сторінки 23 рисунків 3 посилань 5 таблиць 2.

Об’єкт курсової роботи - абсорціонна установка очистки повітря від парів аміаку.

Метою даної роботи є розрахунок абсорціонної установки очистки повітря від парів аміаку.

ГІДРАВЛІКА, МАСОПЕРЕДАЧА, ТЕПЛОПЕРЕДАЧА, НАПІР, ЦЕНТОРБІЖНИЙ НАСОС.

ЗМІСТ

Вступ.………………………………………………………………………………4

1 Схема абсорбційної установки…………………………………………………5

2 Розрахунки основного обладнання…………………………………………….6

2.1 Розрахунок відцентрованого насосного встановлення……………………..6

2.1.1 Опис роботи. …………………………………………….………………….6

2.1.2 Вихідні дані. …………………………………………….…………………..8

2.1.3 Визначення напору, що розвивається відцентровим насосом……………8

2.1.4 Визначення споживаної потужності, відцентровим насосом…………..10

2.2 Розрахунок холодильника для охолодження газу…………………………11

2.2.1 Опис роботи…………………………………………….………………….11

2.2.2 Вихідні дані…………………………………………….…………………..12

2.2.3 Складання теплового балансу…………………………………………….12

2.2.5 Визначення поверхні теплообмінника. …………………………………13

2.2.5 Визначення втрат тиску на тертя. ………………………………………..14

2.2.6 Визначення втрат тиску на місцеві опори.………………………………15

2.2.7 Визначення загальних тиску втрат...…………………………………….15

2.3 Розрахунок абсорбера для поглинання NH3. ……………………………..16

2.1 Опис роботи. …………………………………………….…………………..16

2.3.2 Вихідні дані. …………………………………………….…………………17

2.3.3 Визначення мінімальної та дійсної витрати поглинача…………………18

2.3.4 Визначення середньої рушійної сили…………………………………….19

2.3.5 Визначення необхідної поверхні для масообміну……………………….19

2.3.6 Визначення діаметра………………………………………………………19

2.3.7 Визначення висоти посадочної частини абсорбера……………………..19

3 Аналіз результатів……………………………………………………………..21

Висновки…………………………………………………………………………22

Перелік посилань………………………………………………………………..23

Вступ

Дана курсова робота присвячена розрахунку основної установки та апаратурному оформленню процесу очищеня повітря від аміака.

Аміак (від грец. Hals ammoniakos - нашатир), NH3, безбарвний газ з різким задушливим запахом; щільність 0,681 г/см3 (-33,35 ° С), tпл = -77,7 ° С, tкип = -33,35 ° С, ΔН = 23,27 кДж / моль, ΔН = 45,94 кДж / моль, ΔS = 192,66 Дж / моль ∙ К, при тиску 0,9 МПа зріджується при кімнатній температурі. Добре розчинний у воді; водний розчин - нашатирний спирт. Отримують каталітичним синтезом з азоту і водню під тиском. [3]

З екологічної точки зору аміак дуже шкідливий для навколишнього середовища.При вмісті в повітрі 0,5% за обсягом аміак сильно дратує слизові оболонки. При гострому отруєнні вражаються очі і дихальні шляхи, при хронічних отруєннях спостерігаються розлад травлення, катар верхніх дихальних шляхів, ослаблення слуху. Рідкий аміак викликає сильні опіки шкіри. ПДК = 20 мл/м3. Суміш аміаку з повітрям вибухонебезпечна, КПВ = 15-28%; для повітряно-аміачних сумішей, що містять 9-57% за об'ємом аміаку.

Також він відноситься до числа найважливіших продуктів хімічної промисловості. Використовується для виробництва азотних добрив (нітрат і сульфат амонію, карбамід), вибухових речовин і полімерів, азотної кислоти, соди та інших продуктів. Рідкий аміак використовують як розчинник та холодильний агент. У медицині 10% розчин аміаку (нашатирний спирт) застосовується при непритомних станах. [3]

В основі процесу очищення повітря від аміаку лежить процес абсорбції. В якості абсорбенту в установці використовують воду. У воді аміак добре розчиняється, утворюючи стійкі гідрати. Абсорбція аміаку відбувається в насадках абсорбера. Крім цього протікає процес хемосорбції по реакції NH3+H2O=NH4OH.

1 Схема абсорбційної установки.

2 Розрахунки основного обладнання

2.1 Розрахунок відцентрованого насосного встановлення.

2.1.1 Опис роботи.

Рисунок 1. Схема центробіжного насосу з односторонньою подачею рідини на робоче колесо:

1- отвір для підводу рідини;

2- робоче колесо;

3- корпус;

4- патрубок для відводу рідини;

Р- відцентрована сила.

У центробіжному насосі рідина з всмоктуючого трубопроводу поступає вздовж вісі робочого колеса у корпус насоса та поступає на лопатки набуває обертовий рух. Відцентрована сила відкидає рідину у канал змінного перерізу між корпусом та робочим колесом у нагнітаючому трубопроводі. При цьому, як слідує з рівняння Бернуллі, відбувається перетворення кінетичної енергії потоку рідини в статистичний напір,що забезпечує підвищення тиску рідини. На вході в колесо створюється понижений тиск, та рідина з приймальної ємкості неперервно надходить у насос. [1]

Тиск, що розвивається відцентрованим насосом, залежить від швидкості обертання робочого колеса. Внаслідок значних зазорів між колесом та корпусом насосу розряження, що виникає при обертанні колеса, недостатньо для підйому рідини по всмоктуючому трубопроводу, якщо він та корпус насосу заливають перекачуємою рідиною.

Щоб рідина не виливалась з насосу або при короткочасних зупинках його, на кінці всмоктуючої труби, що занурена у рідину встановлено зворотній клапан, що забезпечений сіткою. [1]

2.1.2 Вихідні дані.

1. Продуктивність насоса по воді V=100 (м³/ч).

2. Діаметр всмоктувального трубопроводу d1=120 (мм).

3. Діаметр нагнітального трубопроводу d2=120 (мм).

4. Довжина всмоктувальної трубопроводу l1=50 (м).

5. Довжина нагнітального трубопроводу l2=50 (м).

6. Число відводів під кутом 90 º С на кожному трубопроводі n=4 (шт.).

7. Число вентилів на кожному трубопроводі m=1 (шт.).

8. Абсолютна шорсткість трубопроводів Δ=0,2 (мм).

9. Висота підйому рідини в нагнітальному трубопроводі Н=15 (м).

10. Коефіцієнт корисної дії насососа ɳ=0,75

11. Тиск надмірний в абсорбері Р=0,20* (МПа)

12. Температура воды t=30(ºС)

2.1.3 Визначення напору, що розвивається відцентровим насосом.

Таблиця 1 – Таблиця коефіцієнтів місцевого опору

Вид місцевого опору	Всмоктуючий трубопровід	Нагнітаючий трубопровід
Вхід в трубу	0.5	-
Повороти	4 х 0.21	4 х 0.21
Вентилі	1 х 4.4	1 х 4.4
	=5.74	=5.24

Всмоктуючий трубопровід

(режим руху рідини - стійкий турбулентний)

Нагнітаючий трубопровід

(режим руху рідини - стійкий турбулентний)

2.1.4 Визначення споживаної потужності, відцентровим насосом.

2.1.5 Вибір марки насоса.

Так як, за розрахунковими даними ми отримали, та Q=0.027, то згідно з даними таблиці «Технічна характеристика відцентрових насосів» ми вибираємо марку насоса і електродвигуна.

Марка насоса – Х 90/30.

Тип електродвигуна – АО2-62-2

2.2 Розрахунок холодильника для охолодження газу.

2.2.1 Опис роботи.

Рисунок 3-Вертикальний кожухотрубчатий теплообмінник з нерухомими трубними решітками:

1 - корпус;

2 - трубні решітки;

3 - труби;

4 - кришки;

5 - перегородки в кришках;

6 - перегородки в міжтрубному просторі.

Ці апарати відносяться до числа найбільш використаємих в самих різних галузях промисловості.

Вони являють собою пучок паралельних труб невеликого діаметра, розміщених за допомогою трубних решіток в трубі більшого діаметра, званої кожухом.

Один з теплоносіїв рухається по трубах, другий-в просторі між трубами і кожухом (так званому, - міжтрубному просторі) [2]

2.2.2 Вихідні дані.

1. Витрата повітря G=10 (кг / год).

2. Температура води:

початкова t1=18(⁰С);

кінцева t2=37(⁰С).

3. Температура повітря:

початкова t3=52(⁰С);

кінцева t4=28(⁰С.)

4. швидкістю води w= 0.5 (м / с)

2.2.3 Складання матеріального балансу.

2.2.4 Визначення поверхні теплообмінника.

=52 Кисень =28 - = 15

=28 Вода =18 - =10

Так як розмір труб становить 25*2, то =0,021(м)

(режим руху рідини - стійкий турбулентний)

За, визначеній поверхні вибираємо характеристики теплообмінника.

Таблиця 2 для одноходового теплообмінника з поверхнею теплообміна= 4,5

=
Sт=
n =
l =	1,5
h =

2.2.5 Визначення втрат тиску на тертя.

2.2.6 Визначення втрат тиску на місцеві опори.

Таблиця 3 коефіцієнтів місцевого опору

Вид місцевого опору
Вхід в трубу
Вхідна камера	1,5
Вихідна камера	1,5
Вихід з труби
Всього

2.2.7 Визначення загальних тиску втрат.

2.3 Розрахунок абсорбера для поглинання NH3.

2.3.1 Опис роботи.

Найбільш широке застосування в промисловості як абсорберів знайшли вежі і колони, заповнені насадкою, по якій рідина стікає зверху вниз назустріч піднімається газу.

Такі абсорбери виготовляють, з урахуванням хімічних властивостей оброблюваних газів і рідин, із сталі, свинцю, кислототривких каменів і кераміки.

Рисунок 3. Керамічний абсорбер

1-царга корпуса;

2-решітка для насадки;

3-штуцер для входу газу;

4-штуцер для входу рідини;

5-штуцер для виходу непоглинаючого газу.

.

На рис.3 представлений керамічний абсорбер. Він зібраний з керамічних царг 1 і має всередині решітки 2, на які укладається насадка (у данному випадку керамічні кільця). Газ підводиться до абсорбера через нижній штуцер 3 кілька вище днища, ніж запобігає потраплянню рідини в газопровід. Рідина подається до абсорбера через отвор 4 в кришці і надходить на розподільну тарілку, забезпечену отворами для проходу газу і отворами для проходу рідини. Газ протікає по абсорбера знизу вгору і віддаляється через штуцер 5, рідина ж протікає зверху вниз. Абсорбери. даного типу застосовуються в установках відносно невеликої продуктивності. В установках великої продуктивності, наприклад у виробництві азотної кислоти, абсорбційні вежі виготовляють з кислототривких природних каменів-андезиту, або зі сталі з футеровкою всередині кислототривкої кераміки.

При конструюванні насадок абсорберів дуже важливо передбачити рівномірне по всьому перерізу апарату зрошення насадки рідиною. Найбільш надійним в цьому відношенні являєтся встановлення в абсорбері грат, як показано на рис. Схеми абсорбційних установок. Рух рідини і газу в абсорбері відбувається зазвичай протитечією; газ проходить через абсорбер знизу вгору, а рідина стікає зверху вниз. Так як при протитоку минаючий газ стикається зі свіжим поглиначем, над яким парціальний тиск поглинаючого компонента дорівнює нулю, то можна достигнути більш повного вилучення компонента з газової суміші, ніж при прямотоці, коли минаючий газ стикається з вже концентрованим розчином поглинаємого газу в рідині; крім того, при протитоку можна отримати і більш високе насичення поглинача компонентом, тобто отримати більш концентровані розчини компонента в поглиначі. [4]

2.3.2 Вихідні дані.

1. Витрата повітря G=10 кг / год

2. Концентрація розподілюваного компонента в повітрі:

на вході в абсорбер у1=0,05 молярний частки

на виході з абсорбера у2=0,008 молярний частки

3. Концентрація розподілюваного компонента в поглиначі на вході в абсорбер х1, молярний частки (прийняти х1 = 0).

4. Тиск повітря Р=0.20 МПа.

5. Температура повітря t, ºС (прийняти t = 28 ºС).

6. Швидкість руху повітря в загальному перетині апарату =0.72 м / с.

7. Коефіцієнт массопередачи Ку=0,6 кмоль/м2 ч

2.3.3 Визначення мінімальної та дійсної витрати поглинача.

2.3.4 Визначення середньої рушійної сили.

2.3.5 Визначення необхідної поверхні для масообміну.

2.3.6 Визначення діаметра.

2.3.7 Визначення висоти посадочної частини абсорбера.

3 Аналіз результатів.

Перевіримо реальність отриманих результатів, та можливість здійсненя технологічних процесів. Розрахуємо ℅ запасу:

1. Насосна установка:

Напор насосу К 160/30 Н=25 м, а нам потрібно 23,51 м.

Запас склав по напору ℅=6,33℅, по продуктивності %=7,9%

2. Холодильник:

Необхідна поверхня , поверхня апарату 4,5 . Запас: ℅=2,27℅

3. Абсорбер

Запас поверхні абсорбера:

Запас: ℅=3,22℅

Як ми бачимо усі необхідні параметри процесу апаратно забезпечені навіть з невеликим запасом.

Висновки

У результаті виконанні цієї курсової роботи був проведені розрахунки таких апаратів як: насосна установка, холодильник для охолодження газу, абсорбер для поглинання аміаку. Була складена схема установки, з відповідними потоками та апаратами, необхідними для даного процесу.

1. Для насосної установки було розраховано: напір ,потужності насосу , , продуктивність Q=0,027. На основі цих даних був обраний типовий насос – Х 90/30, з електродвигуном – АО2-62-2

2. Для холодильника було розрахована поверхня 4,4м, на основі цього було обрани одноходовий теплообмінник, який складається з 37 трубок довжиною 1,5 метри.

3. Для насадочного абсорбера була розрахована висота 13,5м та діаметр 3,8 м. Насадка– хаотично насипані кільця Рашига, розміром 25х25х3 мм, висота кожної насадки складає 3м.

Було виконане оформлення цих процесів, та підібрані відповідні апарати.

Перелік посилань

1.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2008. – 753 с.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу «Процессы и аппараты химической технологии». – М.% ООО ТИД «Альянс», 2005 – 576 с.

3. Коваленко І.В., Малиновський В.В. Розрахунки основних процесів, машин та апаратів хімічних виробництв. К.: «Норіта Плюс», 2007. – 114 с.

4. Мікульонок І.О. Механічні, гідромеханічні и масообмінні процеси та обладнання хімічної технології. – К.: ІВК «Політехніка», 2002. – 304 с.

5. Рачковский С.В., Поникаров С.И., Поникаров И.И. Расчеты машин и аппаратов химических производств и нефтепереработки (примеры и задачи). – М.: Альфа – М, 2008 – 720 с.

Дата добавления: 2015-09-30