Насадочная абсорбционная колонна для поглощения аммиака из его смеси с воздухом

Техническая характеристика тарелок [2c. 146]

16

                                 5.2. Гидравлический расчёт.

    1.Плотность орошения насадки:

U =L/ρx=27,8 /3600 = 0,0077 м3/(м3с)

Umin=aqэф. =2040,02210-3=0,0045 м3/ (м3с)                                                  (36)

     2.              Коэффициент сопротивления:

 = 16 / Re0,2 = 16 / 3232,850,2 = 3,18.                                                           (37)

     3.Скорость газа в свободном сечении насадки:

w0 = wг /  = 2,33/0,740 = 3,15 м/с.                                                               (38)

     4.              Гидравлическое сопротивление сухой насадки:

=3,184,83,1521,198/(20,015)=6048,2Па.                                  (39)

     5.              Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки:

= 6048,2101840,0045 =40703 Па,

где b = 184 – для колец Рашига [3c. 201]

По этой величине выбираем  газодувку ТВ-42-1,4 [3c. 42], для которой Р= 40000 Па; Q = 1,00 м3/с.

     6.Подбор насоса для подачи воды.

Из материального расчета имеем L=4,91 кг/с. Это количество воды необходимо подать на высоту приблизительно 14 м.

Объемный расход воды Q = 4,91/1000 = 0,0049 м3/с. По этим вели­чинам выбираем центробежный насос Х8/18 [3c. 38], для которого

        Q =2,4 10-3м3/c; Н =18 м.

17

5.3. Конструктивный расчёт.

            1.Толщина обечайки:

= 1,00,76/21380,8 + 0,001 = 0,004 м,

           где д = 138 МН/м2 – допускаемое напряжение [3c 394],

                  = 0,8 – коэффициент ослабления из-за сварного шва,

                  Ск = 0,001 м – поправка на коррозию.

   Согласно рекомендациям [4 c24] принимаем толщину обечайки  = 10 мм.

        Высота царги равна:

         lц = lн+1000 = 2300+1000 = 3300 мм.

       Каждый слой насадки располагается на опорной решетке.

Для загрузки и выгрузки каждого слоя насадки в корпусе колонны должны быть предусмотрены два люка: один – под распределительной (или перераспределительной) тарелкой, второй над опорной решеткой.

Диаметр люка для колонн диаметром 1000 мм – 600 мм.

              2.Днища.

Наибольшее распространение в химическом машиностроении получили эллиптические отбортованные днища по ГОСТ 6533 – 78 [3 c.25],  толщина стенки днища 1 = = 10 мм.

Масса днища mд = 28,3 кг.

Объем днища Vд = 0,035 м3.

18

      3. Фланцы.

Соединение царг между собой и  с днищами осуществляется с помощью плоских приварных фланцев по ОСТ 26–428–79  [4c36]:

4. Штуцера.

Диаметр штуцеров рассчитывается по формуле:

                        d = ,                                                                    (40)

где G – массовый расход теплоносителя,

        - плотность теплоносителя,

       w – скорость движения теплоносителя в штуцере.

Принимаем скорость жидкости в штуцере w = 1 м/с, а для газовой смеси w = 25 м/с, тогда диаметр штуцера для входа и выхода воды:

d1,2 = (4,91/0,78511000)0,5 = 0,079 м,

принимаем d1,2 = 80 мм.

диаметр штуцера для входа и выхода газовой смеси:

d3,4 = (2,19/0,785251,198)0,5 = 0,305 м,

принимаем d3,4 = 300 мм.

Все штуцера снабжаются плоскими приварными фланцами по ГОСТ 12820-80, конструкция и размеры которых приводятся ниже:

19

               5. Расчет опоры.

              Аппараты вертикального типа с соотношением Н/D > 5, 

       размещаемые на открытых площадках, оснащают так называемыми 

       юбочными цилиндрическими опорами, конструкция.

Конструкция и размеры верхней опоры (лапы)  согласно ОСТ 26-665-79  приведены на рисунке:

20

Масса обечайки:

mоб = 0,785(Dн2-Dвн2)Нобρ

где Dн = 1,02 м – наружный диаметр колонны;

      Dвн = 1,0м – внутренний диаметр колонны;

      Ноб = 14 м – высота цилиндрической части колонны

      ρ = 7900 кг/м3 – плотность стали

mоб = 0,785(1,022-1,02)14,0·7900 = 3507,57 кг

    Масса тарелок

mт = mр+2mпр = 5,0+2·7 = 19 кг

где 5,0 и 7– масса распределительной и перераспределительной тарелки

                   Общая масса колонны.

Принимаем, что масса вспомогательных устройств (штуцеров, измерительных приборов, люков и т.д.) составляет 10% от основной массы колонны, тогда

mк = mоб + mт + 2mд = 1,1(3507,57 +19+2·28,3) = 3941,5  кг

     Масса колонны заполненной водой при гидроиспытании.

Масса воды при гидроиспытании:

mв = 1000(0,785D2Hц.об + 2Vд) = 1000(0,785·1,02·13 + 2·0,035) = 10275 кг

      Максимальный вес колонны:

mmax = mк + mв =  3941,5 + 10275= 14216,5 кг = 0,142 МН

Принимаем внутренний диаметр опорного кольца D1 = 0.54 м, наружный диаметр опорного кольца D2 = 0,7 м.

Площадь опорного кольца:

А = 0,785(D22 – D12) = 0,785(0,702 – 0,542) = 0,156 м2

Удельная нагрузка опоры на фундамент:

 = Q/A = 0,056/0,156 = 0,36 МПа < [] = 15 МПа – для бетонного фундамента.

21

                                            6. Литература.

1.        Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов.Л.:Химия,1987, 576 с.

2.        Расчет и проектирование массообменных аппаратов. Учебное пособие. – Иваново. 1984.

3.        Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И.Дытнерского. М.:Химия, 1983. 272 с.

4.        Разработка конструкции химического аппарата и его графической модели. Методические указания. – Иваново, 2004.

22