приховати рекламу

Адсорбер періодичної дії з нерухомим зернистим шаром адсорбенту Технологічна схема для

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І (Рососвіти)
ПЕНЗЕНСЬКА ДЕРЖАВНА ТЕХНОЛОГІЧНА АКАДЕМІЯ
Факультет вечірнього і заочного навчання
Кафедра «Технологія і засоби захисту навколишнього середовища»
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

Дисципліна «Процеси і апарати захисту навколишнього середовища»

на тему: «Адсорбер періодичної дії з нерухомим зернистим шаром адсорбенту. Технологічна схема для уловлювання парів етилового спирту з повітря »
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
ПГТА 2. 280202. 022. ПЗ
Виконала: студентка
групи 03ЕК1з Хворостова Н. А.
Керівник: к. т. н.,
доцент кафедри «ТІСЗОС» Таранцов К. У
Пенза 2007 р

Реферат
Пояснювальна записка курсового проекту містить 28 стор, 1 рисунок, 2 таблиці, 4 бібліографічних джерела.
ПРОЦЕСИ І АПАРАТИ ЗАХИСТУ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА, адсорбція, КІЛЬЦЕВІЙ адсорбер, АКТИВНИЙ ВУГІЛЛЯ АР-А, ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗРАХУНОК, ТЕХНОЛОГІЧНА СХЕМА.
Метою курсового проекту є: розробка адсорбційної установки періодичної дії з нерухомим зернистим шаром адсорбенту і технологічної схеми для уловлювання парів спирту з повітря.
Об'єктом розробки є: вибір і розробка технологічної схеми процесу уловлювання етилового спирту, технологічний розрахунок кільцевого адсорбера, виконання креслення загального вигляду кільцевого адсорбера.
Основні техніко-економічні показники розробленого процесу: число адсорберов у технологічній схемі 6 шт., Кільцевої адсорбер зовнішнім діаметром 3 м, внутрішнім діаметром 1,6 м, висота адсорбера 5,2 м.

Введення
У даній курсовому проекті буде розглянуто процес адсорбції етилового спирту. Адсорбцію широко використовують для розділення та концентрування речовин. Адсорбція це універсальний метод, що дозволяє практично повністю витягти домішки з рідкої фази.
Процесом адсорбції відносно легко управляти, оскільки, варіюючи умови експерименту, можна здійснити кількісну адсорбцію-десорбцію і контролювати цей процес. Для здійснення адсорбційних методів не потрібно складного приладового оформлення, екстремальних умов, тому методи цієї групи зручні для перевірки робіт у польових умовах, їх легко поєднувати з методом подальшого визначення компонентів. Адсорбційний метод відрізняється високою технологічністю і легкістю автоматизації. Можна автоматизувати не тільки операцію концентрування, а й саме визначення, наприклад в хроматографічних і проточно-інжекційних методах.
Етиловий спирт (етанол) має другу назву - винний спирт. Являє собою безбарвну рідину, що кипить при 78,3 0 С. Опьяняюще діє на організм людини в малих кількостях і приводить у стан наркозу при великих кількостях. Етиловий спирт, як і його водні розчини легко запалюється й горять блідим блакитним полум'ям без освіти кіптяви. Етанол не володіє ні кислотними і ні лужними властивостями, його реакція нейтральна. Більше 150 різних виробництв використовують спирт як сировину або допоміжний матеріал. Його застосовують в якості моторного палива, пального в лабораторіях, як антифриз для пониження точки замерзання води, як дезінфікуючий засіб у медицині і т.д.
У даному курсовому проекті будуть:
· Проведені вибір і розробка технологічної схеми процесу уловлювання етилового спирту;
· Опис технологічної схеми уловлювання;
· Представлений технологічний розрахунок вертикального кільцевого адсорбера;
· Представлена ​​схема загального вигляду адсорбційної установки;
· Пристрій і принцип дії адсорбційної установки.

1. Механізм сорбції
Сорбція-процес поглинання газів, парів та розчинених речовин твердими або рідкими поглиначами на твердому носії (сорбентами). Класифікація сорбційних методів заснована на різниці механізму взаємодії речовин з сорбентами. Розрізняють абсорбцію (хемосорбція) і адсорбцію (фізична адсорбція), розподіл речовин між двома несмешивающимися фазами (розчинник і рідка фаза на сорбенті) і капілярну конденсацію - утворення рідкої фази в порах і капілярах твердого сорбенту при поглинанні пари речовини. У чистому вигляді кожний з перерахованих механізмів, як правило, не реалізується, і зазвичай спостерігаються змішані механізми. Таким чином, сорбційні процеси різні за їх механізму. Проте будь-який сорбційний процес починається з адсорбції на кордоні дотичних фаз, які можуть бути рідкими, газоподібними або твердими.
Сорбція може проходити в статичних або динамічних умовах. Сорбцію називають статичною, коли поглинається речовина (сорбтів), що знаходиться в газоподібному фазі або рідкої фазі, наведено в контакт з нерухомим сорбентом або перемішується з ним. Статичну активність сорбенту характеризують кількістю поглиненої речовини на одиницю маси сорбенту в певних умовах.
Динамічної сорбцію називають у тому випадку, коли поглинається речовина знаходиться в рухомій або газоподібній фазі, яка фільтрується через шар сорбенту. Динамічну активність адсорбенту характеризують часом від початку пропускання адсорбтіва до його проскакування, тобто до появи його за шаром адсорбенту. Кількість речовини (кг) розраховують за формулою:
,

де H - висота шару в адсорбентах;
h - Імперична константа, що визначається експериментально;
F - площа, яку займає адсорбент;
a max - динамічна активність адсорбенту
Здійснюється шляхом інтенсивного перемішування, утвореного розчину з сорбентам протягом певного часу з наступним відділенням сорбенту від води відстоюванням, центрифугуванням та ін методами.
У промисловості сорбційно-десорбційної процеси, як правило, здійснюють у динамічних умовах, так як це забезпечує безперервність технологічних процесів і можливість їх автоматизації.
Сорбційний процес в статичних умовах описується рівняннями, що зв'язують кількість сорбованого речовини C s і концентрацію речовини з в рідкій (газоподібної) фазі та враховують хімічну і геометричну неоднорідність сорбенту і властивості сорбуючого речовини. При послідовному введенні сорбенту кількість адсорбенту розраховується за формулою:

А при протівоточном введення сорбенту процес ведуть східчасто, і витрата сорбенту визначається за рівнянням:
,
де m - кількість сорбентів (кг);
n - число ступенів;
До АДС - константа адсорбції;
Q - обсяг стічної води (м 3 / год);
З Н - початкова концентрація забруднень;
С К - залишкова кількість забруднень у воді.
Для опису адсорбційних процесів на неоднорідних поверхнях при освіта мономолекулярного шару застосовують рівняння Фрейндліха:
або ,
де , і - Постійні.
Для полімолекулярних верств дійсно рівняння Брунауера-Емметта-Теллера:
,
де V-обсяг газу, сорбованого при тиску р; V m - об'єм газу, відповідний мономолекулярному шару; К-постійна, характерна для даної речовини; р 0 - тиск пари сорбуючого речовини.
За характером взаємодії адсорбату з поверхнею рідкого або твердого адсорбаена розрізняють фізичну і хімічну сорбцію.
При фізичній адсорбції пов'язана зі здатністю поверхневих частинок адсорбенту утримувати на своїй поверхні адсорбату за рахунок поверхневої енергії. Кількість адсорбату, який утримується на одиниці площі поверхні визначається силами міжмолекулярної взаємодії: - це дисперсійні, орієнтаційні та індукційні ефекти.
Фізична адсорбція взаємодія молекул сорбирующих речовин з поверхнею адсорбенту визначається головним чином дисперсійними силами, викликаними узгодженим рухом електронів у зближуються молекулах. Для деяких сорбентів, наприклад, кремнеземів, оксиду алюмінію, цеолітів, мають значення електростатичні сили. Під електростатичними силами розуміють орієнтаційні сили, що проявляють при адсорбції полярних молекул на поверхні, що несе постійний електричний заряд, і індукційні сили, обумовлені появою в сорбирующих молекулах дипольних моментів, наведених зарядами поверхні або появою дипольних моментів у сорбенті, наведених диполями сорбирующих молекул. Фізична адсорбція легко оборотна, зворотний процес адсорбції називається десорбцією. Десорбцію, здійснювану за допомогою рідин, зазвичай називають елюції, а рідина або розчини, що застосовуються для цих цілей, елюента. Для фізичної сорбції характерно збільшення швидкості і мала міцність.
1.1 Адсорбція
Адсорбція зазвичай проводиться на твердих адсорбентах, на яких адсорбуються гази або розчинені речовини. У процесі адсорбції розчинених речовин з води спостерігаються два види міжмолекулярної взаємодії:
1. взаємодія молекул розчиненої речовини з молекулами (атомами) поверхні адсорбенту;
2. взаємодія молекул розчиненої речовини з молекулами води в розчині - процес гідратації.
Адсорбція газів аналогічна адсорбції з розчинів, за винятком того, що відсутня конкуруюче дію води. У процесі адсорбції відбувається затримка адсорбату на поверхні адсорбенту протягом певного часу. Після чого адсорбатов знову може перейти в газову фазу. Процес адсорбції з водної (газоподібної) фази йде до встановлення рівноваги. Кількість газу або розчиненого речовини, яка адсорбується певною кількістю адсорбенту, залежить від виду газу або розчину і від умов:
· Температура середовища;
· Тиск газу;
· Концентрація розчинених речовин і т.д.
У перший момент сорбції швидкість максимальна. У процесі сорбції концентрація адсорбату на поверхні адсорбенту збільшується і за певних співвідношеннях може відбуватися зворотний процес, тобто перехід адсорбційного речовини з поверхні адсорбенту в розчин або газ, тобто настає рівновага, при якому концентрація витягується речовини в розчині чи парціальний тиск газу стає постійним. Ця концентрація розчину називається рівноважною концентрацією, а парціальний тиск - рівноважним.
Для оцінки процесу використовується величина, яка називається питомою адсорбцією (α) - це кількість речовини в молях, поглинене 1 см 2 поверхні адсорбенту при досягненні рівноваги в даних умовах. Визначається за формулою:
,
де α - питома адсорбція, моль / см 2;
n - число молей адсорбату;
S - поверхня адсорбенту, см 2.
Так як дуже складно визначити площу адсорбенту, то замість поверхні використовується його маса, тобто
,

де m - маса адсорбату, г;
З 0 - початкова концентрація адсорбтіва в розчині, моль / л;
З р - рівноважна концентрація адсорбтіва в розчині після адсорбції;
V - об'єм, м 3 / л.
У тих випадках коли адсорбатов знаходиться в газоподібному формі, то його концентрацію можна обчислити:

де Р i - парціальний тиск витягується компонента.
Зі збільшенням температури газова адсорбція при постійному тиску зменшується, а при зменшенні температури газова адсорбція збільшується. На відміну від газової адсорбції при адсорбції з розчинів підвищення температури навпаки викликає посилення адсорбції розчиненої речовини.
Сам процес протікає за рахунок зниження поверхневого натягу на межі розділу фаз. Поверхневий натяг розчинів залежить від природи розчинника і від температури протікання процесу. Розчинені речовини або знижують поверхневий натяг розчинника, і в такому разі їх називають поверхнево-активними речовинами (ПАР), або підвищують поверхневий натяг, і в такому разі їх називають поверхнево-інактивні речовинами, або не впливають на величину поверхневого натягу розчинника. У водних розчинах поверхнево-активні полярні органічні сполуки (спирти, кислоти, аміни, феноли). Поверхнево-інактивні більшість сильних електролітів. ПАР діляться на дві групи:
1) істинно розчинні у воді - представляють собою діфільние молекули з короткими вуглеводневими радикалами;
2) міцелярні колоїди - представляють собою діфільние молекули з довгим вуглеводневим радикалом, малорозчинні у воді.
Різниця концентрацій розчиненого речовини в поверхневому шарі усередині об'єму розчину називають поверхневим надлишком цієї речовини і позначають грецькою буквою Г («гамма»). ПАР позитивно адсорбуються в поверхневому шарі і, отже, для них Г> 0, так кА призводить до зменшення поверхневого натягу. Навпаки, поверхнево-інактивні речовини адсорбуються негативно, тобто їх концентрація у поверхневому шарі менше, ніж в об'ємі розчину (Г <0). При цьому поверхневий натяг дещо зростає в результаті того, що в розчинах сильних електролітів поверхневі молекули води втягуються всередину розчину з більшою силою, ніж в чистій воді. У насичених молекулярних поверхневих шарах молекули ПАР правильно орієнтовані своєї полярної групою до полярної фазі (наприклад, воді), а неполярних вуглеводневим радикалом - до неполярної фазі (наприклад, повітря), утворюючи подобу частоколу.
Адсорбційні процеси описуються рівняннями, які пов'язують (α), концентрацію речовини (С) в рідкій або газоподібній фазі і тиск (Р) у газоподібній фазі.
На ізотермі можна виділити три ділянки в області малих концентрацій адсорбату на поверхні адсорбенту (I) - кількість адсорбційного речовини зростає пропорційно його концентрації або тиску. У цій області питома адсорбція (α) описується рівнянням генрі:
або ,
де - Гранична кількість адсорбату; - Постійні адсорбції
Ступінь заповнення поверхні адсорбенту знаходиться за формулою:


При подальшому збільшенні концентрації (тиску) кількість адсорбованої речовини збільшується, але в меншому ступені (ділянка II). При досить високих концентраціях (тиску) кількість адсорбованого речовини не змінюється з підвищенням концентрації, і крива стає паралельної осі абсцис (ділянка III), що відповідає насиченню поверхні адсорбенту молекулами адсорбованих речовини.
Ізотерма адсорбції газоподібних речовин при високих тисках представлена ​​на малюнку 1.

Рис. 1 - Ізотерма адсорбції при високих тисках
Ізотерма адсорбції при наближенні до насиченого тиску згинається і круто піднімається вгору - це явище пов'язане з копілярной концентрацією. Характер адсорбційних ізотерм газоподібних речовин залежить від природи і характеру адсорбенту і газу.
1.2 Активні вугілля
Адсорбент - це тверде тіло, на поверхні і в порах якого відбувається адсорбція.
Особливістю процесу адсорбції є вибірковість і селективність. Завдяки цій властивості можливе поглинання з стічних вод та забруднених газів певних забруднень, а потім у процесі сорбції можливе виділення їх у чистому вигляді, тому що адсорбція протікає на поверхні адсорбату, то чим більше поверхня, тим вище швидкість адсорбції, і тому адсорбенти повинні мати сильно розвинену поверхню з дуже високою пористістю і глибокої структурою.
Адсорбенти характеризуються питомою площею поверхні віднесеної до одиниці об'єму або маси, щільністю, адсорбційною ємністю, хорошу здатність до регенерації, мати не високу вартість і бути виготовленим з доступних матеріалів.
Адсорбційні процеси носять циклічний характер і припускають періодичну регенерацію адсорбентів насичених цільовими компонентами.
Адсорбційна очищення може бути регенерованої, коли витягнуті речовини утилізуються. У зв'язку з цим для регенерації адсорбентів застосовують методи:
· Екстрагування органічними розчинами;
· Зміна ступеня дисоціації слабких електролітів, за допомогою яких проводиться десорбція;
· Отгонка десорбційної речовини з водяною парою;
· Випаровування адсорбційного речовини струмом інертного газоподібного теплоносія;
У залежності від методу розрізняють:
- Десорбцію термічну;
- Витіснювальний;
- Десорбцію зі зниженням тиску.
Активні вугілля використовують як ефективних адсорбентів для вилучення свинцю з атмосферного повітря; Ca, Ba і Sr з концентрованих розчинів лугів, солей та інших сполук; Cr, Mo і V з води і розсолів ртутного електролізу. Як правило, визначення елементів закінчується безпосередньо в концентраті: прямим спалюванням концентрату в каналі спектрального вугільного електрода або концентрат опромінюють потоком нейтронів або визначають елементи в концентраті рентгенофлуоресцентних методом. Закінчення аналізу може бути іншим: після розкладання адсорбенту, що містить сорбовані компоненти, дією азотною кислотою в отриманому розчині компоненти визначають атомно-абсорбційним, спектрофотометричним та іншими методами.
Ефективність поділу й концентрування може бути поліпшена при додаванні в досліджуваний розчин комплексоутворюючих речовин. Так, мікрокількостей Bi, Co, Cu, Fe, In, Pb при аналізі металевого срібла і нітрату талія можна витягти у вигляді стійких комплексів з ксиленоловим помаранчевим сорбцией активним вугіллям, вміщеним у вигляді шару на фільтр. Приклади наведені в таблиці 1.
Таблиця 1 - Концентрування мікроелементів у вигляді комплексів на активному вугіллі
Обумовлений елемент
Об'єкт аналізу
Реагент
Особливості концентрування
Метод визначення
Ag, Сd, Co, Cu,
In, Ni, Pb, Tl, Zn
Вольфрам
Діетілдітіо-карбамінат натрію
Десорбція азотною кислотою
Атомно-абсорбційний і рент-
генофлуоресценгний
Ag, Bi, Сd, Co, Cu,
In, Ni, Pb, Tl, Zn
Солі хрому (III)
Гексаметілен-дітіокарбамінат гексаме-тіленаммонія
Сорбційний фільтр, десорбція
HNO 3
Атомно-абсорбційний
Сd, Co, Cu, Pb
Водні розчини солей
(NaС1, MgCl 2, СаС1 2)
Дитизоном, дифе-
нілкарбазід.
8-оксихінолін,
антранілової кислоти
Сорбційний фільтр, десорбція
HNO 3
Атомно-
абсорбііонний та атомно-емнссіонний
З <1, З, Сі,
Сг, Ре, Н8, НГ,
Мп, N1, РЬ,
Яе, 2п, РЗЕ C
Природні води
8-оксихіноліну
Коефіцієнт концентрування
1-Ю4
Фотометрія,
атомно-абсорбційний і рент-
генофлуоресцентний, нейтронно-активаційний і
γ-активаційний
аналіз

2. Опис технологічного процесу
Процес адсорбції протікає безперервно. Безперервність процесу забезпечується змінної роботою двох груп адсорберів. Використовувані, у даній технологічній схемі, групи включають в себе по три кільцевих адсорбера кожна.
Процес адсорбції протікає у визначений термін, після закінчення якого даний процес завершується. Перша група адсорберов (А1, А2, А3), переходить в режим регенерації, а друга (А4, А5, А6) у режим проведення процесу адсорбції.
Процес адсорбції починається з того, що вихідна суміш подається в рукавний фільтр (Ф) за допомогою вентилятора (В1) або резервного (В2) по лінії 29. Після попереднього очищення газ переходить в вогнеперепинювачів з розривними мембранами. На цьому відрізку трубопроводу розташована мембрана прориву (М), яка запобігає руйнуванню трубопроводу. Потім суміш переходь в калорифер (КА2), де газ охолоджується оборотною водою. З охолоджуючого калорифера газ потрапляє в адсорбери: при роботі першої групи адсорберов через нижній лівий штуцер в (А1, А2, А3), при цьому регулюючі вентилі (ВЗ 7, ВЗ 19, ВЗ 37) повинні бути закриті, а вентилі (ВЗ 10, ВЗ 13, ВЗ 42) - відкриті; при роботі другої групи адсорберов (А4, А5, А6) регулюючі вентилі (ВЗ 10, ВЗ 13, ВЗ 42) закриваються, а вентилі (ВЗ 7, ВЗ 19, ВЗ 37) - відкриваються. Газ надходить у простір між стінкою корпусу і зовнішньою стінкою корзини, в якій розташований адсорбент - активоване вугілля марки АР-А. При проходженні газу через шар адсорбенту протікає процес масообміну, тобто відбувається поглинання етилового спирту з парогазової суміші. Після протікання цієї реакції очищений газ через центральний штуцер відводиться по лінії 3m в атмосферу або на подальше використання.
Процес триває до тих пір, поки на лінії 3m не буде виявлений проскакування етилового спирту. При виявлення етилового спирту вентилі (ВЗ 7, ВЗ 19, ВЗ 37, ВЗ 10, ВЗ 13, ВЗ 42) закриваються, а (ВЗ 17, ВЗ 20, ВЗ 27, ВЗ 30, ВЗ 32, ВЗ 39) - відкриваються.
Процес регенерації починається з подачі у адсорбери гострої пари по лінії 2 через розподільний колектор. При подачі в першу групу адсорберов вентиль (ВЗ 38 і ВЗ 46) закриті, вентилі (ВЗ 14, ВЗ 25, ВЗ 40, ВЗ 44) відкриті, а при подачі в другу групу адсорберов вентилі (ВЗ 14, ВЗ 25, ВЗ 46) закриті, вентиль (ВЗ 38, ВЗ 44, ВЗ 15, ВЗ 29, ВЗ 34) відкриті, відповідно вентилі (ВЗ 7, ВЗ 17, ВЗ 19, ВЗ 30, ВЗ 37, ВЗ 32, ВЗ 10, ВЗ 13, ВЗ 20 , ВЗ 26, ВЗ 39, ВЗ 42, ВЗ 51) закриті. Пар через, нижній центральний, штуцер потрапляє в центральну частину адсорберів. Потім відбувається процес регенерації перфорованих решіток (процес десорбції), зокрема активного вугілля. Утворилася конденсат, через нижній правий штуцер, потрапляє в каналізацію по лінії 30. Промивної водяний пар зі слідами етилового спирту і частками адсорбенту через нижній лівий штуцер надходить у циклон по лінії 41.
В циклоні суміш парів води і етилового спирту очищається від пилу й сконденсованих крапель пари під дією відцентрових сил. Отриманий конденсат через нижній штуцер циклону переходить в холодильник. А суміш, що залишилася переходить по лінії 41 в конденсатор, де при підводі свіжої води через верхній штуцер, конденсується краплі пари, які потім переходять у холодильник. Використана при конденсації вода відводиться по лінії 40 через верхній правий штуцер.
У холодильнику при подачі свіжої води конденсат охолоджується. Після охолодження оборотна вода також відводиться по лінії 40. У результаті охолодження утворюється очищений етиловий спирт, який по лінії 34 передається на склад для подальшого використання.
Після процесу регенерації адсорбери висушують. Повітря для сушіння, подається в калорифер (КА1) вентилятором (В3)., Де нагрівається до певної температури подачею гострої пари по лінії 2 (вентиль ВЗ 44 закритий, ВЗ 46 - відкритий). При цьому регулюючий вентиль (ВЗ 51) закритий, а вентиль (ВЗ 52) відкритий. Потім нагріте повітря подається в адсорбери, регенерованої групи, через нижній лівий штуцер і видаляється з адсорберов через нижній центральний штуцер. При цьому: якщо регенерується перша група (А1, А2, А3), регулюючі вентилі (ВЗ 16, ВЗ 28, ВЗ 35) відкриті, вентилі (ВЗ 16, ВЗ 9) закриті; якщо регенерується друга група (А4, А5, А6) , регулюючі вентилі (ВЗ 16, ВЗ 28, ВЗ 35) відкриті, вентиль (ВЗ 11) закритий. Після просушування адсорбери знову охолоджують за допомогою подачі атмосферного повітря вентилятором (В3), який надходить в адсорбер через нижній лівий штуцер і видаляється з адсорберов через нижній центральний штуцер по лінії 3m в атмосферу або на подальше використання. Процес триває до тих пір, поки на лінії 3m не буде виявлений проскакування етилового спирту.
Процеси регенерації, сушіння та охолодження адсорберов протікають за той же період часу, що й процес адсорбції. Після проведення цих процесів групи адсорберов знову міняють, тобто ті, які працювали в режимі адсорбції переходять в режим регенерації, а ті, які регенерувалися - у режим адсорбції. Процес протікає безперервно.

3. Пристрій і принцип дії
За способом організації процесу адсорбції представлені в даній курсовій роботі апарати є апаратами періодичної дії. У них адсорбент знаходиться в нерухомому стані і при досягненні певної (заданою) ступеня насичення його необхідно замінити або регенерувати (десорбувався). На час регенерації процес адсорбції переривається.
Ефективність роботи адсорбційної установки в першу чергу залежить від відповідності способу організації процесу, фізико-хімічних характеристик оброблюваних газів і адсорбенту. По витраті, температурі, вологості, тиску отбросних газів, концентрації забруднювача і його властивостей підбираються вид адсорбенту, конструкція апарату, вид адсорбції, режим обробки. У даній, курсової був обраний адсорбер з нерухомим шаром адсорбенту - активного вугілля АР-А, періодичної обробки та фізичним процесом адсорбції.
Адсорбери періодичної дії використовуються в тих випадках, якщо обробляється досить велику кількість газу або якщо газ містить значні концентрації сорбату, що робить вигідним регенерацію сорбенту, а також, якщо вартість свіжого сорбенту перевищує вартість регенерації.
Адсорбери періодичної дії з нерухомим шаром поглинача мають різне конструктивне виконання. У даній, роботі представлений адсорбер вертикальний циліндричний з вертикальним кільцевим шаром адсорбенту.
Недоліками вертикального розташування адсорбенту є нерівномірність шару по висоті, яка утворюється при завантаженні, а також у процесі експлуатації через нерівномірність усадки від стирання, винесення та інших причин. При роботі адсорбера через зони з меншим опором проходить більша кількість отбросних газів, що погіршує ступінь очищення. Нерівномірність шару адсорбенту зростає із збільшенням перетину апарату. Тому пропускна здатність адсорберов з вертикальним шаром адсорбенту зазвичай не перевищує 1 ... 1,5 м 3 / с.
Безперервність очищення забезпечують компонуванням адсорберов, одночасно задіяних на різних стадіях процесу, в дві групи по три. Тобто, в першій групі проходить процес адсорбції, а в другій групі - послідовно протікають стадії десорбції, сушки, охолодження адсорбенту. При цьому сумарна тривалість стадій десорбції, осушування і охолодження повинна бути дорівнює тривалості адсорбції.
Процес починається з подачі вихідної суміші в установку через штуцер для подачі пароповітряної суміші, сушильного і охолоджуючого повітря (Г). Пароповітряна суміш заповнює простір між внутрішньою стінкою корпусу і зовнішньої стінкою перфорованої кошика, що містить адсорбент - активне вугілля АР-А). Потім вихідна суміш проникає через шар адсорбенту, де протікає процес масообміну, тобто відбувається очищення вихідної суміші. Очищене повітря виводиться через центральний нижній штуцер (Д). Отриманий в результаті процесу конденсат відводять через штуцер (Ж) призначений для відводу парів і конденсату при адсорбції, десорбції та для подачі води. Для проведення процесу при певній температурі встановлюється термометр у гільзу для термометра (З 1). Адсорбент (активне вугілля) не здатний до регенерації видаляють з перфорованої кошика через розвантажувальний люк (До 5 7). Свіжий адсорбент завантажують у корзину через завантажувальний люк (До 1 4).

4. Розрахунок адсорберов періодичної дії
Вихідні дані завдання № 22:
Витрата парогазової суміші V 0 = 60000 м 3 / год (при нормальних умовах); температура суміші t = 20 0 С; тиск P = 0,2 МПа; початкова концентрація етилового спирту в повітрі у зв = 0,008 кг / м 3; допустима концентрація парів спирту за шаром адсорбенту у к = 0,0004 кг / м 3. Щільність газової суміші ρ г = 1,2 кг / м 3 (при нормальних умовах); в'язкість газової суміші μ р = 2,5 ∙ 10 -5 Па ∙ с. Адсорбент - активне вугілля АР-А (насипна щільність ε = 0,375, еквівалентний діаметр d е = 0,0015 м). Тип апарата - кільцевої адсорбер (зовнішній діаметр шару адсорбенту D нар = 3 м, внутрішній діаметр D вн = 1,6 м).
Рішення:
1) Визначимо необхідну перетин шару адсорбенту
м 2,
де приймаємо 0,28
м 2,
де Н = 5,2 м (розмір з каталогу).
2) Визначимо необхідну кількість адсорбентів
адсорбера.
Для того щоб забезпечити необхідну робочу поверхню необхідно 3 абсорбера.
3) Визначимо висоту одиниці переносу

попередньо визначимо числа Рейнольдса, Прандтля і Нуссельта:
- Число Рейнольдса
- Число Прандтля
де м 2 / с (додаток № 7)
тому що , То число Нуссельта буде розраховуватися за формулою

=> c -1
м.
4) Побудуємо ізотерму адсорбції
β = 0,61 (додаток № 20)
; ;
для бензолу:
Па.
Для етилового спирту:
Па.
0 С

Розрахункові та довідкові величини зведемо в таблицю 2.

Таблиця 2 - Довідкові та розрахункові значення координат точок ізотерм адсорбції бензолу і етилового спирту активним вугіллям АР-А
Точка
Бензол
Етиловий спирт




1
0.000854
109.0
0.921
178.6
2
0.00256
134.2
1.80
220
3
0.00512
139.8
2.75
229.18
4
0.00939
143.0
3.97
234.42
5
0.01706
147.3
5.72
241.47
6
0.02561
151.2
7.34
247.86
Отримана ізотерма зображена на малюнку 2.
5) Будуємо робочу лінію
Визначимо координати точок: точка А (Х н, Y к), точка В (Х к, Y н).
Згідно з завданням Y н = 0,008 кг / м 3, Х н = 0 кг / м 3, Y к = 0,0004 кг / м 3.
Значення Х до визначають з рівняння матеріального балансу процесу
,
де при Y н = 0,008; Х * = 249.
Для визначення Vад використовуємо вираз
м 3 / с.
Тоді
кг / м 3.
Точка А (0; 0,0004), точка В (191,6; 0,008).
Отримана робоча лінія зображена на малюнку 2.
6) Визначимо число одиниць перенесення N у методом графічного інтегрування.
Задаємо ряд значень Y в інтервалі [Y н - Y к], визначаємо Y *. Отримані дані зводимо в таблицю 3.
Таблиця 3 - Значення параметрів для графічного інтегрування




0,008
0,001
0,007
142,8
0,006
0,0007
0,0053
188,6
0,004
0,00045
0,0035
281,6
0,002
0,0002
0,0018
555,5
0,001
0,00005
0,00095
1052,6
0,0004
0
0,0004
2500
Зазначена графічна залежність представлена ​​на малюнку 3.
Визначаємо площу під кривою, обмеженою ординатами Y н = 0,008 кг / м 3 та Y к = 0,0004 кг / м 3.
Число одиниць переносу визначають з виразу

де
- Масштаб по осі ;
- Масштаб по осі .
.
7). Визначимо висоту адсорбційного шару з виразу
м.
З конструкційних міркувань приймаємо Н = 0,1 м.
8). Визначимо обсяг шару адсорбенту за формулою
м 3.
9). Визначимо тривалість адсорбції
оскільки робоча лінія розташована у двох областях ізотерми адсорбції, то:
- Для першої області

звідки
днів
тут b = 1,19 (додаток № 21), так як

- Для другої області

10) Визначимо опір шару адсорбенту
,
де кг / м 3 ∙ з,

Аналіз завдання і літературних даних вироблених в ході курсового проекту дозволив визначити технологічну схему проведення процесу для досягнення поставлених цілей. Ця схема була оформлена на першому аркуші курсового розрахунку і представлена ​​у додатку на форматі А1 (технологічна схема виконана в програмі КОМПАС - 3D LT 5.11).
У ході курсового проекту було зроблено технологічні розрахунки за сучасними методиками, що дозволяють вибрати тип адсорбера і гідродинамічні опору апарату.
За результатами розрахунку був виконаний креслення кільцевого адсорбера повністю відповідного результатами розрахунків. Адсорбер виконаний за сучасними каталогах і відповідає діючим стандартам.

Висновок
У даній курсовому проекті розглянуто процес адсорбції. Це широко використовується процес для розділення та концентрування речовин. Адсорбція це універсальний метод, що дозволяє практично повністю витягти домішки з рідкої фази.
У даному курсовому проекті також були:
· Проведені вибір і розробка технологічної схеми процесу уловлювання етилового спирту;
· Виконаний креслення технологічної схеми розташування адсорберов;
· Представлений технологічний розрахунок вертикального кільцевого адсорбера періодичної дії, дія якого грунтується на процесі адсорбції з використанням адсорбенту активного вугілля АР-А;
· А так само виконаний креслення загального вигляду апарата.

Список бібліографічних джерел
1. В.Н. Стабніков, І.М. Ройтер, Т.Б. Процюк. Етиловий спирт - М.; Вид-во Харчова промисловість, - 1976 р.
2. Н.Л. Глінка Загальна хімія: Навчальний посібник для вузів. - 22-е вид., Виправлене / Под ред. Рабиновича В.А. - Л.: Хімія, 1982 р.
3. Під ред. Ю.А. Золотова, Є.М. Дорохова та ін Основи аналітичної хімії .- М.; Хімія, книга 2, -2000 р.
4. А.С. Тімонін Інженерно-екологічний довідник. Т 1. - Калуга: Вид-во М. Бочкарьової, 2003 р.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
103.8кб. | скачати


Схожі роботи:
Технологічна схема виробництва булочки з маком
Технологічна схема з випуску цегли звичайного
Принципова технологічна схема отримання високооктанового бензину
Інвентаризація земель Технологічна схема виготовлення топограф
Технологічна схема і опис виробництва асфальтобетону і бітуму
Технологічний процес і технологічна схема виробництва полімерних труб
Розрахунок адсорбера періодичної дії
Інвентаризація земель Технологічна схема виготовлення топографічного плану масштабу 1
Отримання коньячних спиртів на установці періодичної дії

Нажми чтобы узнать.
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru