Курсовая работа (т): Адсорбционная установка. Расчет адсорбера

Глава 6. Технологический расчет вспомогательного оборудования

Вспомогательным оборудованием является вентилятор для перекачивания воздуха через адсорбер.

Первичные данные:

G - 1,4 м3/с

t - 20 °С

ρт - 800 кг/м3

dч - 0,001309 м

Ф - 0,8

H - 0,7 м

ε - 0,37 м3/м3

D - 3,4 м

l - 20 м

На трубопроводе имеется четыре колена под углом 90 ° и одна задвижка.

Определим состояние слоя (неподвижное или псевдоожиженное)

Фиктивная скорость в аппарате рассчитывается по формуле:

ω0 - фиктивная скорость воздуха в аппарате, м/с;

Q - расход воздуха, м3/с;

D - внутренний диаметр адсорбера, м.

Рассчитываем критерий Архимеда:

Ar - критерий Архимеда;

dч - диаметр частиц сорбента, м;

ρт - плотность частиц сорбента, кг/м3;

ρ - плотность воздуха, кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

Определим критерий Рейнольдса по приближенной формуле:

0 по - приближенный критерий Рейнольдса;

Ar - критерий Архимеда.

Скорость начала псевдоожижения найдем по формуле:

адсорбция диффузный сопротивление гидравлический

ωпо - скорость начала псевдоожижения, м/с;

Re0 по - приближенный критерий Рейнольдса;

μ - динамическая вязкость воздуха, Па·с;

dч - диаметр частиц сорбента, м;

ρ - плотность воздуха, кг/м3.

ω0 < ωпо => слой неподвижный

Определим критерий Рейнольдса в слое по формуле:

 - критерий Рейнольдса;

Ф - фактор формы;

ω0 - фиктивная скорость воздуха в аппарате, м/с;

dч - диаметр частиц сорбента, м;

ρ - плотность воздуха, кг/м3;

ε - порозность, м3/м3;

μ - динамическая вязкость воздуха, Па·с.

Рассчитаем λ по формуле:

λ - общий коэффициент сопротивления;

Re - критерий Рейнольдса.

Находим гидравлическое сопротивление слоя по формуле:

∆pc - гидравлическое сопротивление слоя, Па;

λ - общий коэффициент сопротивления;

H - высота слоя адсорбента, м;

ε - порозность, м3/м3;

ρ - плотность воздуха, кг/м3;

ω0 - фиктивная скорость воздуха в аппарате, м/с;

dч - диаметр частиц сорбента, м;

Ф - фактор формы.

Примем, что гидравлическое сопротивление газораспределительной решетки составляет 10% от сопротивления в слое. Тогда гидравлическое сопротивление аппарата:

Примем скорость воздуха в трубопроводе 10 м/с. Тогда диаметр трубопровода равен:

 - диаметр трубопровода, м;

Q - расход воздуха, м3/с;

ω - скорость воздуха в трубопроводе, м/с.

Выбираем стандартный диаметр равный 426 мм и толщиной 11 мм. Тогда внутренний диаметр равен 404 мм.

Фактическая скорость в трубе:

ω - фактическая скорость в трубе, м/с;

Q - расход воздуха, м3/с;

D - внутренний диаметр трубы, м.

Находим критерий Рейнольдса для потока в трубопроводе:

Re - критерий Рейнольдса для потока в трубопроводе;

ω - фактическая скорость в трубе, м/с;

D - внутренний диаметр трубы, м;

ρ - плотность воздуха, кг/м3;

μ - динамическая вязкость воздуха, Па·с.

Примем, что трубы были в эксплуатации, и имеют незначительную коррозию. Тогда ∆ = 0,15 мм.

Получим:

26954< Re < 1509433,5

Таким образом, λ рассчитывается по формуле для смешанного трения:

λ - общий коэффициент сопротивления;

e - относительная шероховатость трубы;

Re - коэффициент Рейнольдса.

Определим коэффициенты местных сопротивлений:

1.      Вход в трубу (принимаем с острыми краями): ξ1 = 0,5

2.      Задвижка при dтр =404: ξ2 = 0,15

3.      Колено: ξ3 = 1,1

4.      Выход из трубы: ξ4 = 1

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

Гидравлическое сопротивление трубопровода найдем по формуле:

∆pв - гидравлическое сопротивление трубопровода, Па;

λ - общий коэффициент сопротивления;

l - длина трубопровода, м;

dэ - внутренний диаметр трубы, м;

∑ξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

ρ - плотность воздуха, кг/м3;

ω - фактическая скорость в трубе, м/с.

Избыточное давление, которое должен обеспечить вентилятор для преодоления гидравлического сопротивления аппарата и трубопровода, равно:

∆p - полное избыточное давление, Па;

∆pв - гидравлическое сопротивление трубопровода, Па;

∆pc - гидравлическое сопротивление слоя, Па.

Находим полезную мощность вентилятора по формуле:

 - полезная мощность вентилятора, кВт;

Q - расход воздуха, м3/с;

∆p - полное избыточное давление, Па.

Принимая, ηпер = 1 и ηн = 0,6 , получим:

Исходя из полученных данных, выбираем из справочника вентилятор марки Ц1-8500, с характеристикой:

G = 2, 36 м3/с

∆p = 3280 Па

Глава 7. Техника безопасности. Охрана окружающей среды

Общие требования по безопасности к адсорберу во время его эксплуатации и ремонтного обслуживания содержат основные пункты:

·        Каждый адсорбер, применяемый в составе технологической системы или автономно, должен укомплектовываться эксплуатационной документацией, содержащей правила, которые предотвращают опасные ситуации во время монтажа или демонтажа, при вводе в эксплуатацию и во время эксплуатации.

·        Адсорбер в течение всего срока эксплуатации должен отвечать предъявляемым требованиям по безопасности.

·        Если во время работы адсорбера существует нагрузка на детали, которые могут быть причиной разрушения и могут представлять опасность для работников, то данный аппарат должен быть обустроен специальными устройствами, которые предотвращают разрушительные нагрузки. Помимо этого сборочные единицы и детали должны располагаться и быть огражденными таким образом, чтобы в случае разрушения не травмировать работников.

·        Монтаж адсорбера должен проводиться по эксплуатационной документации, и при этом должна быть достигнута требуемая устойчивость, которая не приведет к опрокидыванию аппарата, падению, его наклону или смещению во время эксплуатации.

·        Детали и отдельные элементы адсорбера не должны быть с острыми углами, заусенцами, кромками, с неровными поверхностями, которые могут представлять травмоопасность для работников.

·        Арматура адсорберов (трубопроводы, предохранительные клапана адсорбера, и т.п.), которая предоставляет опасность, должна быть защищена ограждениями и располагаться так, чтобы работающие или средства технического обслуживания не могли их случайно повредить.

·        Адсорбер в условиях эксплуатации должен быть взрывобезопасным и пожаробезопасным.

·        Адсорберы не должны быть источником вибрации и шума.

·        Конструкция адсорбера не должна накапливать заряд статического электричества, который может привести к пожару, взрыву и представлять опасность для работника.

·        Адсорбер, который предназначается для работы с взрывоопасной газовой средой, должен быть оснащен устройствами, которые способны отвести направленную взрывную волну.

·        Температура наружной теплоизоляционной оболочки в месте обслуживания не должна превышать 45 °С. Конструкция адсорбера должна быть выполнена таким образом, чтобы не допускать соприкосновения с её горячими частями работающего. Если исключить соприкосновения невозможно по условиям эксплуатации, то в сопроводительной документации должно быть указано применение средств индивидуальной защиты.

·        Рабочее место адсорбера должно быть оснащено средствами пожаротушения. Размеры и конструкция рабочего места должны обеспечивать безопасность при эксплуатации, ремонте, уборке, техническом обслуживании адсорбера. Если конструкция адсорбера необходима выше уровня пола, то аппарат должен быть оснащен необходимыми лестницами, площадками, которые обеспечивают безопасность работающего во время трудовых операций или ремонтных работ.

·        Адсорбер должен быть оснащен блокирующим и сигнализирующим устройством, которые срабатывают, если происходит нарушение технологического режима работы.

·        Обслуживающий персонал адсорбера должен иметь специальную подготовку по работе с данным оборудованием и его обслуживанием.

·        Отключение адсорбера по причинам, не предусмотренным технологическим процессом, не должно происходить.

·        Включение, эксплуатация, ремонтные работы адсорбера должны происходить по инструкции безопасности, действующей на промышленном объекте;

·        Осмотр и ремонт внутренних частей аппарата допускается только после его остывания до температуры не выше 30°С. Во время работ внутри аппаратов все трубопроводы для подачи в них пара, воздуха и т.д. должны быть отключены

Адсорбционная установка должна быть оснащена следующими контрольно-измерительными и регулирующими приборами:

·        Регуляторами давления и расхода перед поступлением паровоздушной смеси в рукавный фильтр;

·        Манометром для регулирования давления и термометром для измерения температуры в огнепреградителе;

·        Регулятором концентрации и расхода при входе паровоздушной смеси в аппарат, а также манометром для измерения давления на выходе пара из него;

·        Приборами для измерения температуре при входе и на выходе воздуха (пара) из калорифера и холодильника;

·        Расходомерами для учета расхода паровоздушной смеси, пара для десорбции, и воздуха при сушке и охлаждении;

·        Приборами для измерения концентрации адсорбтива в исходной смеси, а также в конденсате на выходе из аппарата;

·        Запорными вентилями, задвижками, для переключения потока воздуха (пара) на другой адсорбер либо на другую коммуникацию;

Для обеспечения нормального режима работы адсорбционной установки необходимо:

·        Следить за подачей паровоздушной смеси в корпус и не допускать падения или повышения концентрации адсорбтива (бутилацетата) в значительных пределах;

·        Регулировать своевременное переключение аппарата на тот или иной цикл работы;

·        Обеспечивать своевременную десорбцию адсорбтива, а также сушку и охлаждение адсорбента без значительных его потерь;

·        Своевременно проводить обмен отработанного адсорбента, в виду недопустимых значительных потерь адсорбтива.

·        Следить за плотностью фланцевых соединений и исправностью ограждений у движущих деталей;

·        Обеспечивать непрерывную и исправную работу автоматических, теплоизмерительных и регулирующих приборов, арматуры, а также вспомогательного оборудования адсорбционной установки.

Для обеспечения охраны окружающей среды на предприятии, использующей адсорбционную установку, должны соблюдаться следующие правила и положения:

·        Выявление, оценка, постоянный контроль и ограничение выброса вредных элементов в атмосферу, а также создание технологий и техники, охраняющих и сберегающих природу и ее ресурсы. Предельная допустимая концентрация (ПДК) бутилацетата в воздухе - 0,1 мг/м3; в воде и сточных водах - менее 0,08 мг/дм3

·        Обязательное выполнение правовых законов, направленных на охранные меры окружающей среды и материальное стимулирование выполненных требований и профилактики комплекса природоохранных мероприятий.

·        Профилактика экологической обстановки путем выделения специально отведенных территорий (зон).

·        В процессе эксплуатации адсорбера выброс вредных веществ в рабочей зоне и в природную среду не должен превышать допустимых значений, указанных в ГОСТ 121005и ГОСТ 1723.02

Список использованной литературы

.        Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии / Г.Д. Кавецкий, Б.В. Васильев. - М. : Колос, 1999. - 496с.

.        Касаткин А.Т. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Касаткин; ред. А.А. Вексер. - М.: Госхимиздат, 1961. - 832 с.

.        Основные процессы и аппараты химической технологии : пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др.; ред. Ю.И. Дытнерский. - М.: Химия, 1991. - 496 с.

.        Стабников В.Н. Процессы и аппараты пищевых производств / В.Н. Стабников, В.М. Лысянский, В.Д. Попов. - М. : Агропромиздат, 1985. - 503 с.

.        Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии / И.Л.Иоффе; ред. Ю.А. Мозжерин. - Л.: Химия, 1991. - 352 с.

.        Конструкционные материалы: справочник / Б.Н. Арзамасов, Б.А. Брострем, Н.А. Буше и др. - М.: Машиностроение, 1990. - 668с.