Материал: 522103

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

(СПбГТИ(ТУ))

Кафедра процессов и аппаратов

О.П. Банных, А.И. Волжинский

НЕИЗОТЕРМИЧЕСКАЯ АБСОРБЦИЯ

Методические указания к курсовому проектированию

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2013

1

УДК 66.023

Банных О.П. Неизотермическая абсорбция [Текст]: методические указания/ О.П. Банных, А.И. Волжинский. - СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2013.- 57с.

Рассмотрены вопросы расчета материальных и тепловых потоков для процесса неизотермической абсорбции в насадочных колоннах. Представлены типовые способы проведения процесса: адиабатическая абсорбция, абсорбция с рециркуляцией жидкости, с промежуточным отводом теплоты при многосекционной абсорбции. Приведена методика гидравлического и кинетического расчетов колонн. Дан пример численного расчета неизотермической абсорбции в насадочной колонне.

Методические указания предназначены для студентов третьего курса, выполняющих курсовой проект, и соответствуют рабочим программам учебной дисциплины «Процессы и аппараты химической технологии» для подготовки бакалавров по направлениям: 240100 и 240700 и специа-

листов по специальностям: 220701, 240307, 240401, 240403, 240501, 240502, 240601, 240603, 240701, 240702, 240704, 240706, 240801, 240803, а

также рабочей программе учебной дисциплины «Массообменные процессы химической технологии (системы со свободной границей раздела фаз)» для подготовки бакалавров по направлению 241000 (профиль «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика»). Методические указания направлены на формирование следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО: общекультурных ОК-1, ОК-2, ОК-7, ОК-12; профессиональных ПК-5, ПК-9, ПК-11.

Табл.21, рис. 8, библиогр. 9 назв.

Рецензент: Н.А. Марцулевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой теоретических основ химического машиностроения СПб ГТИ

Утверждены на заседании учебно-методической комиссии механического факультета 4.10. 2013.

Рекомендованы к изданию РИСо СПбГТИ(ТУ)

2

ВВЕДЕНИЕ

Предлагаемое пособие предназначено для углублённого изучения методики расчета процесса абсорбции и рекомендуется использовать при курсовом проектировании по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии».

Абсорбция со значительным выделением теплоты (неизотермическая абсорбция) может проводиться следующими способами:

1.Без отвода теплоты, то есть как адиабатическая абсорбция. Однако при больших значениях дифференциальной теплоты растворения линия равновесия при адиабатической абсорбции быстро поднимается вверх с увеличением содержания поглощаемого компонента в жидкости. Поэтому при необходимости достигнуть более высоких концентраций компонента в поглотителе приходится прибегать к абсорбции с отводом теплоты. Адиабатическая абсорбция проводится в насадочных и тарельчатых колоннах. Схема абсорбционно - десорбционной установки приведена на рисунке 1.

2.С рециркуляцией жидкости. При этом осуществляют рециркуляцию жидкости через выносные холодильники. Этот способ применяется для насадочных колонн.

3.С промежуточным отводом теплоты при многосекционной абсорбции. Аппарат состоит из нескольких секций, соединенных последовательно по жидкости и газу, при движении фаз, как правило, в противотоке. При этом секции работают при адиабатических условиях, а выделяемая теплота в процессе абсорбции отводится при помощи холодильников, установленных между секциями. Этот способ применяют для насадочных колонн.

4.С внутренним отводом теплоты в аппаратах со ступенчатым контактом фаз посредством охлаждающих элементов, установленных внутри ступени. Этот способ применяют для тарельчатых колонн.

3

пар

6

1 - насадочная абсорбционная колонна; 2,5 - холодильники регенерированного поглотителя; 3 - десорбер - ректификационная колонна; 4 - холодильник исходной газовой смеси; 6 – паровой подогреватель поглотителя перед ректификацией; 7 – дефлегматор-конденсатор.

Рисунок 1 - Схема абсорбционно - десорбционной установки

4

1 ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Для проектного расчета адиабатического абсорбера, как правило, задаются следующие данные:

объемный расход газовой смеси ( при рабочих или нормальных условиях ) для очистки или улавливания компонента. Вместо объемного может быть задан массовый или мольный расход газовой смеси;

содержание поглощаемого компонента в исходной смеси; степень извлечения или содержание поглощаемого компонента в

газовой смеси на выходе из абсорбера; содержание компонента в инертном поглотителе на входе в абсор-

бер ( при этом часто абсорбент подается чистым, то есть не содержит поглощаемого компонента);

давление процесса абсорбции; температуры газовой смеси и поглотителя на входе в абсорбер.

В процессе проектирования задается ( или выбирается) коэффициент избытка поглотителя ( в пределах 1.2 - 2.5 ).

Проектирование абсорбционной установки обычно включает в расчет теплообменников для охлаждения газа и жидкости до температуры абсорбции и другого вспомогательного оборудования. Для этого должна быть задана температура газовой смеси и жидкости поглотителя на входе в теплообменник.

Для проектирования абсорбера с рециркуляцией части жидкости

через выносные холодильники задаются те же исходные данные, что и в первом случае, и дается ( или выбирается ) коэффициент рециркуляции (до

0.4 ).

При расчете выносного холодильника температура жидкости на выходе из него, как правило, принимается равной температуре исходного поглотителя, подаваемого в абсорбер.

Для проектного расчета абсорбера с промежуточным отводом теплоты используются те же исходные данные, что и в первом случае, кроме этого, задается ( или выбирается) число секций, концентрация компонента в газовой смеси на выходе из каждой промежуточной секции.

При расчете выносных холодильников температура жидкости на выходе из них, как правило, принимается равной температуре исходного поглотителя, подаваемого в абсорбер.

Для проектного расчета абсорбера с внутренним съемом теплоты,

кроме выше упомянутых исходных данных, нужно иметь достаточно большой объем информации о массо- и теплообмене.

5