Абсорбция сероводорода

Важное значение имеет равномерное распределение орошающей жидкости по поперечному сечению колонны. Для повышения равномерности распределения орошающей жидкости, насадку часто разделяют

Абсорбция сероводорода

Курсовой проект

Химия

Другие курсовые по предмету

Химия

Сдать работу со 100% гаранией

Содержание

 

Введение

1. Общая часть

2. Технологический расчет

2.1 Материальный баланс, определение массы улавливаемого сероводорода и расхода поглотителя

2.2 Расчёт движущей силы

3. Конструктивный расчет

3.1 Расчет коэффициента массопередачи

3.2 Выбор типа насадки и рекомендации по её применению

3.3 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера

3.4 Определение скорости жидкости (плотности орошения) и доли активной поверхности насадки

3.5 Расчет коэффициентов массотдачи

3.6 Определение поверхности массопередачи и высоты абсорбера

4. Расчет гидравлического сопротивления абсорбера

5. Прочностной расчет

5.1. Расчет толщины стенки обечайки

5.2 Расчет днищ и крышек

5.3. Расчет опор аппарата

5.4. Расчет штуцеров

5.5. Конструкции фланцевых соединений

Список литературы

 

Введение

 

В данном курсовом проекте происходит абсорбция сероводорода, из воздушной смеси, водой. В результате, на выходе из абсорбера, получается так называемая сероводородная кислота, широко используемая как в промышленности, так и в народном хозяйстве.

СЕРОВОДОРОД -- Н2S, бесцветный газ с резким удушливым запахом; tпл = -77,7 °С, tкип = -33,35 °С. Растворим в воде (0,378% по массе при 200С); водный раствор - сероводородная кислота.

КПВ в воздухе 4,5-45,5%.

Сероводород является сильным окислителем. Содержится в попутных газах месторождений нефти, в природных и вулканических газах, водах минеральных источников. Образуется в результате разложения белковых соединений. В промышленности получается как побочный продукт при очистке нефти, природного и коксового газа. В лабораторных условиях получается при взаимодействии сульфида железа и серной кислоты.

Применяется в производстве серной кислоты, серы; для получения сульфидов, сероорганических соединений; для приготовления лечебных сероводородных ванн.

Раздражает слизистые оболочки и дыхательные органы (ПДК 10мг/м3)

1. Общая часть

 

Под абсорбцией понимают поглощение газа или жидкости жидким поглотителем, в котором абсорбируемое вещество более или менее растворимо. Области применения абсорбционных процессов в промышленности весьма обширны: получение готового продукта путём поглощения газа жидкостью; разделение газовых смесей на составляющие их компоненты; очистка газов от вредных примесей; улавливание ценных компонентов из газовых выбросов.

Различают физическую абсорбцию и хемосорбцию. При физической абсорбции растворение газа в жидкости не сопровождается химической реакцией или влиянием этой реакции на скорость процесса можно пренебречь. Как правило, физическая абсорбция не сопровождается существенными тепловыми эффектами. Если при этом начальные потоки газа и жидкости незначительно различаются по температуре, такую абсорбцию можно рассматривать как изотермическую.

При выборе типа абсорбера необходимо в каждом конкретном случае исходить из физико-химических условий проведения процесса с учетом технико-экономических факторов.

Поверхностные абсорберы используются для поглощения хорошо растворимых газов, они имеют ограниченное применение вследствие малой эффективности и громоздкости. К достоинствам более эффективных, относятся простота устройства, низкое гидравлическое сопротивление, возможность работы с загрязненными газами. Однако и они применяются, главным образом, для поглощения хорошо растворимых газов.

2. Технологический расчет

 

Геометрические размеры колонного массообменного аппарата определяются в основном поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.

Поверхность массопередачи может быть найдена из основного уравнения массопередачи [1]:

 

 

где - масса вещества, передаваемого через поверхность раздела фаз в единицу времени (масса улавливаемого компонента), ;

- коэффициенты массопередачи соответственно по жидкой и газовой фазам, ;

- средняя движущая сила абсорбции по жидкой фазе, ;

- средняя движущая сила абсорбции по газовой фазе, .

 

2.1 Материальный баланс, определение массы улавливаемого сероводорода и расхода поглотителя

 

Массу сероводорода, переходящего в процессе абсорбции из газовой смеси в поглотитель за единицу времени, находят из уравнения материального баланса:

 

 

где - масса улавливаемого компонента, ;

- расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, ;

- начальная и конечная концентрация сероводорода в газе, ;

- начальная и конечная концентрация сероводорода в поглотителе, .

Проведем пересчет концентраций и нагрузок по фазам в выбранную для расчета размерность:

 

,

 

где - мольная доля сероводорода в газе на входе в абсорбер, ; - мольная масса сероводорода, ; [2]; - мольная масса воздуха, ; [2].

Поскольку мольная доля любого компонента смеси идеальных газов равна его объемной доли, определим мольную долю сероводорода на входе в абсорбер:

 

.

 

Тогда

 

 

Конечная концентрация сероводорода в газе рассчитывается из регламентированной степени улавливания по формуле:

 

Конечная концентрация абсорбируемого компонента в абсорбенте обуславливает расход поглотителя, который в свою очередь влияет на размеры абсорбера и часть энергетических затрат, связанных с перекачиванием жидкости и ее регенерацией. Конечную концентрацию можно определить из уравнения материального баланса, выбрав оптимальный коэффициент избытка поглотителя.

Из уравнения материального баланса следует:

 

,

 

где - минимальный массовый расход чистого поглотителя, ; - конечная относительная массовая концентрация сероводорода в поглотителе, равновесная относительной массовой концентрации сероводорода в газе , ; - коэффициент избытка поглотителя. На основании технико-экономических расчетов коэффициент избытка поглотителя принимают равным 1,1 [1]. Отсюда

 

 

С учетом заданной степени регенерации абсорбера , определим концентрацию сероводорода в регенерированном поглотителе:

 

 

Проверим, не противоречат ли определённые выше параметры необходимому условию проведения процесса абсорбции наличию движущей силы процесса в любой точке по высоте аппарата, а именно:

 

 

Массовый расход инертной части газа может быть определён из выражения

 

 

где -- массовый расход инертной части газа, ; -- объёмный расход газа при нормальных условиях, ; -- средняя плотность инертной части газа при нормальных условиях, ; где -- средняя плотность газа при нормальных условиях, ; -- объёмная массовая концентрация сероводорода в газе на входе в абсорбер, . Среднюю плотность газа также можно рассчитать, зная его среднюю молекулярную массу из уравнения Менделеева-Клапейрона. Для аммиачного газа при нормальных условиях получим:

 

 

где -- нормальное давление,

; ; -- газовая постоянная,

; ;

-- абсолютная температура при нормальных условиях, ; .

 

Объёмная массовая концентрация сероводорода в газе на входе в абсорбер определяется по формуле для пересчета концентраций

 

;

 

Тогда

 

,

 

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту

 

 

Определим материальные потоки процесса.

Расход поглотителя (воды) равен

 

 

Тогда отношение расходов фаз или удельный расход поглотителя определяется

 

Расходы поглощающей смеси на входе и выходе абсорбера, соответственно и , определяются выражениями:

 

 

Расходы газовой смеси на выходе и входе абсорбера, соответственно и , будут:

 

 

2.2 Расчёт движущей силы

 

В насадочном абсорбере жидкая и газовая фазы движутся противотоком, при этом контакт фаз близок к непрерывному. Учитывая, что данный процесс абсорбции - изотермический (линия равновесия является прямой линией), расходы фаз постоянны (G=const и L=const), т.е. и рабочая линия является прямой.

Предполагая, что потоки фаз равномерно распределены по поперечному сечению аппарата, перемешивание отсутствует, и все частицы каждой фазы движутся с одинаковыми скоростями, при этом концентрации фаз постоянны по поперечному сечению аппарата и изменяются только по его высоте, т.е. принимая модель идеального вытеснения, средняя движущая сила определяется по формуле

 

где: -- большая и меньшая движущие силы на входе потоков в абсорбер и на выходе из него,

 

 

где: -- относительные массовые концентрации сероводорода в газе, равновесные с концентрациями в жидкой фазе (поглотителе), соответственно, на входе в абсорбер и на выходе из него, .

Определим большую и меньшую движущие силы на входе потоков в абсорбер и выходе из него:

 

 

Определим среднюю движущую силу

 

3. Конструктивны

Похожие работы

1 2 3 > >>