Элементы проектирования колонн для абсорбции в химической промышленности

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем B0SS 10.08.2017 в 20:59. Проектирование колонн для абсорбции в химической промышленности включает два основных аспекта: расчеты, связанные с процессом абсорбции, и само проектирование колонны. На основе таких параметров, как свойства системы абсорбции, степень очистки абсорбируемого компонента и условия эксплуатации, проводятся расчеты баланса масс и тепла в процессе абсорбции; с помощью расчетов, связанных с передачей массы, определяется необходимая высота слоя наполнителя; при проектировании конструкции колонны определяются ее диаметр и высота, а также разрабатывается правильная схема распределения жидкости и газа и других элементов, находящихся внутри колонны. I. Расчет диаметра колонны: для сыпучего наполнителя диаметр колонны должен быть в 8–10 раз больше диаметра наполнителя. Хороший дизайн предполагает не только выбор подходящего наполнителя и диаметра колонны, но также учет экономических и стабильностных факторов ее работы. Экономические факторы означают, что выбранный диаметр колонны обеспечивает наименьшие общие затраты на её эксплуатацию; скорость потока газа в такой колонне называется экономической скоростью потока. II. Расчет высоты колонны: Высота наполнителя, необходимая для процесса абсорбции, зависит от таких факторов, как физико-химические свойства вещества, чистота продукта, тип используемого наполнителя, условия потока внутри колонны. Обычно требуется фактическое измерение коэффициента переноса массы или высоты единицы переноса массы. При теоретических расчетах часто используется метод регрессии на основе экспериментальных данных, и при определении высоты наполнителя в проектировании необходимо учитывать определенный коэффициент безопасности. III. Условия проектирования: во-первых, необходимо четко определить задачи проектирования, установить объем и состав исходного газа; также необходимо указать требования к процессу разделения — а именно содержание компонентов, подлежащих разделению, в очищенном газе, или же указать коэффициент восстановления этих компонентов. Необходимо также знать содержание растворимых компонентов в растворе, поступающем в колонну; температуру и давление при работе колонны; температуру и давление газовой и жидкой фаз на входе в колонну. Кроме того, существуют другие требования к процессу абсорбции: например, могут ли быть особые требования к падению давления во всей колонне, есть ли теплочувствительные вещества, какова степень коррозии материалов колонны и т. д. IV. Расчет баланса веществ: процесс абсорбции происходит за счет различий в растворимости компонентов смеси газов в определенном растворителе. Поскольку растворимость растворимых газов выше, чем у инертных газов, последние поглощаются растворителем, тем самым достигается разделение смеси газов. V. При выборе наполнителя необходимо учитывать такие факторы, как свойства системы, степень сложности процесса разделения, условия эксплуатации, а также коррозионная стойкость материалов, чтобы определить тип, размер и материал наполнителя. В качестве наполнителя можно использовать как упорядоченный наполнитель, так и сыпучий наполнитель. У упорядоченных наполнителей высокая плотность пор, низкое давление и большой пропускной способность; они подходят для систем с трудноотделяемыми веществами, где необходим контроль за газовой пленкой. Однако по сравнению с сыпучими наполнителями упорядоченные наполнители стоят дороже, а их производство и монтаж представляют сложности. Сыпучие наполнители широко используются в процессах абсорбции, обладают высокой универсальностью, имеют низкую стоимость, а их производство, установка и очистка не представляют сложности. Как у упорядоченных, так и у нерегулярных наполнителей существуют различные модели и размеры. При этом у разных наполнителей сильно различаются гидродинамические свойства, способности к передаче вещества, а также диапазон рабочих нагрузок. Поэтому можно сначала выбрать несколько вариантов наполнителей. Проводятся расчеты, связанные с пополнением заполняющего материала и определением падения давления; оцениваются затраты на приобретение оборудования и его эксплуатацию. После этого проводится сравнение различных вариантов для выбора типа и размера заполняющего материала. Как правило, в процессе абсорбции объем жидкости бывает велик, поэтому целесообразно использовать заполняющий материал большого размера. Что касается материала наполнителя, то для процесса поглощения могут использоваться металлы, пластмассы и керамика; выбор зависит от свойств разделяемой среды и условий эксплуатации. К металлическим материалам обычно относятся нержавеющая сталь, углеродистая сталь, алюминий, медь, низколегированная сталь и т. д. К пластическим материалам относятся полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен, политетрафторэтилен и т. д. К керамическим материалам относятся кислотостойкая керамика, щелочестойкая керамика и т. д. Материал следует выбирать в зависимости от степени коррозии конкретной среды; при использовании пластиков также необходимо учитывать их термостойкость.