152612748-fdt-proiect

7/18/2019 152612748-fdt-proiect

http://slidepdf.com/reader/full/152612748-fdt-proiect 1/46

1

Cuprins

1.Tema de proiectare

1.1 Prezentarea temei1.2.Modul de operare si schema bloc

2.1 .Procese tehnologice de fabri catie

2.2.Procesul de rectif icare

2.3.Procesul tehnologic adaptat

2.4.Schema tehnologica a procesului tehnologic . Descrierea procesului

tehnologic

3.Proiectarea tehnologica a uti lajelor

3.1.Mater iale folosite pentru constructia uti lajelor in industr ia chimica

3.2.Dimensionarea coloanei de absorbtie

3.2.1.Al egerea tipului de coloana

3.2.2.Umplutur i pentru coloana

3.2.3.Dispozitive interioare pentru coloane cu umpluturǎ

3.2.4.Bi lant de mater iale in coloana de absorbtie

3.2.5.Bi lant termic pentr u coloana de absorbtie

3.2.6.Calculul diametrului coloanei de absorbtie

3.2.7.Calculul inaltimi i coloanei de absorbtie3.2.8.Calculul racordur il or coloanei de absorbtie.

3.2.9. Calculul pierder ii de presiune la curgerea gazului prin umplutura

3.3.Calcul ul coloanei de desorbtie

3.3.1. Bi lant de materi ale pentr u coloana de desorbtie

3.3.2.Bi lant termic pentr u coloana de desorbtie

3.3.3.Calculul izolatiei termice a coloanei de umplutura

3.3.4.Calculul racordur il or coloanei de desorbtie

3.4.Calculul pompei centr i fuge3.5.Dimensionarea rezervoarelor

4.Consumul de mater ii prime si auxi li are

5.Bibliografie

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


2

Capitolul 1

1.Tema de proiectare

1.2 Prezentarea temei

Sa se proiecteze o instalatie pentru separarea amoniacului in apa prin

absorbtie dintr-un amenstec gazos aer-amoniac.Procedeul presupune sidesorbitia amoniacului din amestecul lichid .

Datele de proiectare sunt urmatoarele:

Presiunea de lucru in coloana de absorbtie 1atm;

Debitul volumetric de amestec gazos aer-amoniac ce trebuie

prelucrat:

Mv = 3400m3/h

Concentratia initiala a amoniacului in amestecul gazos

yAi = 3.9%

Randamentul de separare a amoniacului la absorbtie (gradul de separare )

ɳ A = 98 %

Temperatura initiala a amestecului gazos

Tgi = 20°C

Temperature initiala a absorbantului (apa)Tai = 15°C

Coloana de absorbtie poate fi complet automatizata .Aceasta functioneaza

in regim continuu 300 zile/an cu cate 3 schimburi pe zi .

Utilitatile necesare in procesul tehnologic se asigura de pe platform industrial pe

care se realizeaza investitia.

Utilitati Caracteristici

1.energie electrica 380 w , 50 Hz

220w , 50 Hz

2.abur saturat 2 ata

3. apa industiala 15°C

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


3

1.2.Modul de operare si schema bloc

Separarea amoniacului din amestec gazos aer-amoniac prin absorbtie

cuprinde 6 operatii: absorbtia , recuperare caldura , desorbtie , racier , condensare ,

separerea picaturii .

Amestecul gazos de aer – ammoniac este supus separarii prin absorbtia

amoniacului in apa .Solutia obtinuta (apa cu ammoniac) este reincalzita utilizand

lichidul rezultat la resorbtie dupa care este introdusa in coloana de desorbtie din

care rezulta o faza lichida (apa cu ammoniac) si o faza gazoasa (vapori cu

ammoniac).

Faza gazoasa de vapori de apa si ammoniac este trimisa la un condensator in

vederea condensarii vaporilor si apoi intr-un separator de picaturi din care pe

langa apa de separare , la baza acestuia rezulta amoniacul gazos la partea

superioara ce urmeaza a fi trimis la utilizator .

Solutia rezultata la desorbtie ( apa cu amoniacul ) trece prin recuperatorul de

caldura apoi este trimisa la racier cu apa de la turnul de racier de pe platforma

industrial si recirculate la coloana de absorbtie .

Schema bloc a instalatiei de absorbtie este reprezentata in figura 1.

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


4

2 .Procese tehnologice de fabricatie .Proces tehnologic adoptat

2.1Procese tehnologice de fabricatie

Un amestec gazos aer – amoniac se poate separa prin diverse metode

adsorbtie , absorbtie , lichefiere , urmata de rectificare ,difuziune prin membrane

selective .

Absorbtia reprezinta operatia de transfer de masa prin care sistemul gazos

este separate prin retinerea componentului active pe suprafata unui lichid sau solid.

Desorbtia este operatia prin care componentul active absorbit este pus in

libertate , absorbantul putand fi reutilizat in procesul de adsorbtie .

Exista 3 caracteristici ce deosebesc adsorbtia de celelalte procedee de

separare :

-retinerea particolelor de dimensiuni mici

- retinerea unor unor component ce se gasesc in amestecul supus separarii in

concentratii foarte mici

- solubilitatea componentilor active in adsorbtie este mare

Adsorbtia este aplicata la rafinarea produselor petroliere a uleiurilor , a

grasimilor , a zaharului , recuperarea memetalelor , la conditionarea aerului .

Exista mai multe tipuri de adsorbtie dupa fortele care intervin intre

moleculele de adsorbant si cele a substantelor active :

-Adsorbtia fizica este rezultatul actiunii fortelor de tip Van der Waals

molecule de comportament active fiind retinute intr-un strat- mono sau poli-

molecular la suprafata adsorbantului . Echilibrul se stabileste rapid , fluxul de

component adsorbit scade cu cresterea temperaturii , iar caldura de adsorbtie este

de ordinal caldurii de condensare.

-adsorbtia chimica apare ca urmare a fortelor dintre adsorbant si substanta

activa

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


5

Stabilirea echilibrului este lenta , fluxul de component adsorbit scade cu

cresterea temperaturii .

Persorbtia este un caz partilular al adsorbtie chimice ce consta in retinerea

componentului active in golurile structural ale adsorbantului

Absorbtia este operatia de separare a unuia sau mai multi component dintr-

un amestec gazos pe baza solubilitatii diferita a acestora de lichid numit absorbant.

Absorbtia poate avea loc prin dizolvarea gazului in lichid

- adsorbtia fizica , fie printr-o reactive chimica intre gaz si absorbant

- chemosorbtie

In ambele cazuri absorbtia este insotita de efectele termice a caros marime

depinde de natura celor doua faze si de concentatiile componentelor

Lichidul folosit ca absorbant trebuie sa fie selective pentru componentul

active , ieftin , disponibil , sa nu fie toxic , inflamabil , si corozov. Alegerea

absorbantului trebuie sa ia in considerare natura componentului separate ,

concentratia acestuia in amestecul initial si gradul de separare dorit.

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


6

2.2.Procesul de rectif icare

Metoda se separare in component pure a unui amestec lichid sau de vapori

prin fractionare sau distilare fractionate se bazeaza pe diferenta dintre temperaturile

de fierbere ale componentelor amestecului sau mai précis pe diferenta sau raportul

volatilitatilor acestora ,concretizat prin asa numita volatilitate relative .

Dupa cum se stie vaporizarea sau distilarea simpla reprezinta operatia de

separare a unui amestec lichid prin vaporizare partiala continua (vaporizarea in

echilibru fig 1.1) sau discontinua (vaporizarea diferentiala fig.1.2) a acestuia si

recuperarea separate a vaporilor si a lichidului rezidual.

Din cauza separarii limiate a componentelor , sistemele de distilare sau

condensare cu un singur contact lichid- vapori (un singur echilibru teoretic).

Sunt rar folosite in scopuri de separare , dar sunt frecvent folosite in scopul de

concentrare a unor amestecuri in anumite component ( cazul separatoarelor de

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


7/18/2019 152612748-fdt-proiect


8

Procedeul se poate repeat pana la obtinerea puritatii dorite a vaporilor.

Daca se urmareste si obtinerea unui produs mai bogat in component mai putin

volatila , lichidul residual obtinut din prima treapta de separare se vaporizeaza

partial la temperature t2 ( sau se vaporizeaza total si apoi se condenseaza partial la

temperatura t2 ) si se introduce in treapta 2 de separare , din care rezulta un fluxinter,mediar de vapori , V2 , si un flux de lichid . Acesta din urma se vaporizeaza

partial la temperature t3 si se introduce in treapta 3 de separare , din care rezulta

fluxul intermediar de vapori V2 si fluxul de lichid L3 . Procedeul se poate repeta

pana la atingerea puritatii dorite a lichidului .

2.3.Procesul tehnologic adaptat

Pentru separarea amestecului gazos aer ammoniac se allege ca metoda de

separare absorbtia amoniacului in apa tinanad cont de anumiti factori :

o Capacitatea de productie este relativ mare

o Concentratia amoniacului in amestecul cu apa

o Gradul de puritate impus pentru produsul final este mare

o Materiile prime utilizate au agresivitate chimica mare

o Costul materiilor prime

o Consumul de energie

o Costul investitiei , al exploatarii si al intretinerii intalatiei este relativ mic

o Instalatia de absorbtie poate fi complet automatizate

2.4.Schema tehnologica a procesului tehnologic . Descrierea procesului

tehnologic .

Separarea amestecului aer- amoniac cu absorbtia amoniacului in apa se

realizeaza intr-o instalatie de absorbtie prezentata in figura urmatoare :

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


9

In coloana de absorbtie 1 contactarea fazei lichide (apa) cu amestecul

gazos format din aer si amoniac se face in contracurent . Amestecul gazos este

introdus de la baza coloanei cu ajutorul ventilatorului 2 iar apa de la varfulcoloanei de absorbtie circuland descendent sub actiunea fortei gravitationale. In

coloana are loc absorbtia amoniacului in apa , amestecul lichid rezultat fiind trimis

la un rezervor de asteptare 5 de unde cu ajutorul pompei 6 este trimis la cloana de

desorbtie 3. Antrerior trimiterii spre coloana de desorbtie amestecul lichid este prea

incalzit in recuperatorul de caldura 4 pe baza continutului de caldura al lichidului

rezultat din coloana de desorbtie . In coloana de desorbtie identica cu coloana de

absorbtie desorbtia amoniacului se realizeaza cu abur introdus de la baza coloanei

si care circula in contracurent cu solutia apoasa. Aburul saturat are rolul de a cedacaldura necesara desorbtiei componentului activ si de asemena de al antrena .

Faza gazoasa rezultata din coloana de adesorbtie este formata din amoniac

si vapori de apa fiind trimisa la condensatorul de suprafata 7 in vederea condensarii

vaporilor de apa . Agentul de racier utilizat in condensator este apa provenita de la

turnurile de racier de pe platforma industriala . La iesirea din condensator faza

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


10

gazoasa contine amoniac care antreneaza si mici picaturi de apa . Acest amestec

fiind trimis spre separare intr-un separaror initial 8 . La partea superioara a

separatorului de picaturi se obtine amoniacul gazos care poate fi trimis cu ajutorul

unei suflante sau a unei pompe de vid 9 spre utilizator . Fazele lichide utilizate din

condensatorul 7 si separator intrat prin curgere libera in rezervorul de asteptare 10 .Lichidul din rezervor contine mici cantitati de solutii si absorbant apa ce

poate fi reintrodus cu ajutorul pompei centrifuge 11 in coloana de absorbtie

impreuna cu absorbantul proaspat dup ace in prealabil a fost supus racirii in

schimbatorul de caldura 12 , racirea este realizata cu ajutorul apei provenita de la

turnurile de racire . Apa rezultata de la condensatorul 7 si schimbatorul 12 este

trimisa spre racire in turnurile de racire .

3.Proiectarea tehnologica a util ajelor .

3.1.Materi ale folosite pentru constructia util ajelor in industr ia chimica

Materialul cel mai utilizat in constructia utilajelor , in constructia chimica

este tabla din otel laminat .Functie de compozitia sa chimica tabla poate fi otel

carbon , otel slab aliat , otel aliat .

Tabla din otel carbon si otel slab aliat se utilizeaza des care prelucreaza

fluide netoxice neinflamabile si care nu sunt explosive. Utilajele pentru prelucarea

mediilor corozive si temperaturi ridicate sunt confectionate din otel aliat din

crom si nichel de cele mai multe ori . Pentru medii care produc coroziune chimica

puternica se reccomanda table de otel carbon sau otel slab aliat placate cu otel

anticoroziv inalt aliat . Grosimea placajului este de 10% din grosimea stratului

de baza .

Fonta cu adaosuri de crom , nichel poate fi utilizata in medii corozive cum

ar fi acizi , detergenti. Fonta cu nichel este rezistenta la solutii alkaline concentrate

, acid sulfuric sau alti acizianorganici la temperatuta de 850°C .

Cuprul si aliajele lui sunt folosite pentru medii corozive la temperature su

250°C . Aluminiul poate fi folosit pentru temperaturimai mici de 200°C pentru

medii puternic corozive .

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


11

Tinand cont de caracteristicile amestecului si de postul de investitie ,

coloana va fi confectionata din table de otel carbonic .

3.2.Dimensionarea coloanei de absorbtie

3.2.1.Alegerea tipului de coloana

Utilajele folosite pentru absorbţie pot fi clasificate, după principiul de

funcţionare, în patru categorii :

absorbere de suprafaţă,

absorbere cu pulverizare,

absorbere cu barbotare,

absorbere cu peliculă (film).

Absorberele de suprafaţă (turile, vase Cellarius, serpentine) confecţionate

din gresie, ceramică, grafit, cuarţ au suprafaţă de contact mică şi eficacitate redusă.

Ele se folosesc numai pentru gaze uşor solubile.

Absorberele cu pulverizare (coloane cu stropire, absorbere cu discuri, cu

trunchi de con, cu strat fluidizat trifazic) au suprafaţa de contact la suprafaţa

picăturilor de lichid. Cu cât fineţea picăturilor şi viteza gazului sunt mai mari, cu

atât eficacitatea acestor utilaje este mai mare.

Funcţionarea absorberelor cu barbotare (coloane cu talere perforate, coloane

cu talere cu clopoţei sau cu valve) se bazează pe dispersarea fazei gazoase sub

formă de bule în straturile de absorbant existente pe talere. In absorberele peliculare, absorbantul curge sub formă de film subţire prin

fascicule de ţevi, straturi sau umplutură în contracurent cu faza gazoasă. Din

această categorie fac parte coloanele cu umplutură şi utilaje tip schimbător de

căldură cu fascicul de ţevi.

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


12

Coloanele cu umplutură se utilizează cel mai frecvent în absorbţie. Coloana

cu umplutură este un corp cilindric vertical în interiorul căruia se găsesc straturi de

umplutură sprijinite pe grătare, dispozitive pentru distribuirea şi redistribuirea

absorbantului. Faza lichidă este distribuită la vârful coloanei printr -un dispozitiv de

distribuţie şi curge sub formă de film subţire pe suprafaţa umpluturii în sens

descendent, iar la ieşirea din fiecare strat de umplutură este redistribuită. În

contracurent cu absorbatul, prin golurile straturilor de umplutură circulă faza

gazoasă. Contactul dintre faze este continuu, concentraţia solutului variază

continuu pe înălţimea coloanei. Dintre aparatele pentru absorbţie cea mai largă

utilizare o au coloanele cu umplutură şi cele cu talere. Aceste coloane diferă prin

modul de contactare a fazelor: diferenţial (coloane cu umplutură) sau în trepte

(coloane cu talere).

Alegerea tipului de coloană depinde de mai mulţi factori care pot fi grupaţi

astfel:

caracteristici constructive

factori hidrodinamici

caracteristicile fazelor participante

Coloanele cu umplutură au o serie de avantaje comparativ cu cele cu talere:

înălţime mai mică decât coloanele cu talere echivalente;

se curăţă foarte rar (numai la reviziile anuale);

rezistenţă hidrodinamică mică;

transfer de masă mai bun când determinant de viteză este transferul prin faza

gazoasă;

valori mari ale eficacităţii;

pot prelucra sisteme puternic corosive;

costul de investiţie este mai mic decât pentru coloane cu talere;

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


13

pot prelucra sisteme care spumează deoarece posibilitatea formării spumei

este redusă;

pot prelucra sisteme cu impurităţi mecanice fără pericolul înfundării;

pot prelucra sisteme cu viscozitate mare.

Având în vedere avantajele coloanelor cu umplutură şi proprietăţile sistemului

gazos ce trebuie prelucrat, se foloseşte absorber cu umplutură (fig.5.4) pentru

separarea sistemului aer-amoniac.

Absorbant

Aer + NH3

Amestec

iniţial

Apă + NH3Apă + NH3

2

1

4

3

5

Fig. 5. 9. Coloana cu umplutură:

1- corpul absorberului;

2- strat de umplutură;

3- grătar;

4-distribuitor lichid;

5- redistribuitor.

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


14

3.2.2.Umplutur i pentru coloana

Umpluturile utilizate pentru coloane se pot împărţi în trei categorii: Corpuri de umplere de formă neregulată;

Corpuri de umplere de formă definită;

Grătare.

Pentru a fi eficiente ,umpluturile trebuie să îndeplinească următoarele

condiţii : să prezinte o suprafaţă mare raportată la unitatea de volum , să realizeze o

distribuţie uniformă a lichidului pe suprafaţa ei şi o distribuţie cât mai uniformă a

fazei gazoase printre golurile umpluturii ,să prezinte o rezistenţă mică la curgerea

fazelor ,să realizeze o amestecare bună a celor două faze ,să prezinte o rezistenţă

mecanică şi chimică corespunzătoare , să fie ieftine şi uşor de procurat.

Corpurile de umplere de formă neregulată sunt în general foarte rar

utilizate deoarece corpurile au dimensiuni diferite şi pentru a obţine o mărime cât

mai uniformă este necesară o sortare cu atenţie.

Corpurile de umplere de formă definită sunt cele mai răspândite umpluturi

în cadrul industriei chimice şi se concretizează în inele Raschig, şei Berl , inele

Pall, şei Intalox. Sunt confecţionate din materiale ceramice , plastice , tablă de

diferite calităţi .

Corpurile de umplere pot fi aşezate în mod regulat în coloană sau turnate

.La umpluturile aşezate în vrac ,distribuţia lichidului depinde de forma şi mărimea

corpurilor de umplere ,diametrul coloanei ,înălţimea stratului şi distribuţia iniţială.Umpluturile mici duc la formarea unor pungi de lichid datorită efectelor capilare

care apar la punctele de contact dintre corpuri ceea ce determină micşorarea

suprafeţei udate a umpluturii şi prin urmare scăderea eficacităţii coloanei.

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


15

3.2.3.Di spozitive interioare pentru coloane cu umpluturǎ

Dispozitivele interioare care se utilizează în cazul coloanelor cu

umplutură sunt grătarele de susținere a umpluturii, distribuitoarele șiredistribuitoarele pentru faza lichidă.

Grătare de susținere:

Dintre cele mai vechi și mai simple grătare de susținere a umpluturii sunt

plăcile perforate care își mai gasesc și astăzi o largă utilizare în special când se

lucrează cu debite mici de lichid si gaze. Secțiunea liberă pentru

trecerea celor două faze este mai mică decât în stratul cu

umplutură fapt care determină în cazul unor debite mari de lichid

și de gaz o cădere mare de presiune și o reducere a eficacității

coloanei.

Un alt tip de grătar utilizat frecvent este cel prezentat în fig 5.10.

Acest grătar este confecționat din mai multe platbande

confecționate prin sudură de o placă de bază, distanța dintre

platbande fiind astfel aleasă încât secțiunea liberă a grătarului să

fie mai mare sau egală cu cea a umpluturii. Pentru a nu permite căderea inelelor

printre platbande acestea se acoperă cu câteva straturi de corpuri de umplere cu

dimensiuni mai mari sau se acoperă cu o sită metalică. În locul platbandelor se pot

utiliza bare din metal sau plăci din gresie dacă mediul este coroziv. Literatura

indică și alte tipuri de grătare suport cum sunt cele formate din mai multe grinzi

din tablă perforată cu orificii de formă alungită sunt fixate pe o placă de bază de

asemenea perforată. Secțiunea liberă de trecere a fazelor este mai mare de 85%

Fig.5.10. Grătar de susținere a

umpluturii.

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


16

Distribuitoare pentru faza lichidă

Distribuitoarele pentru lichid au rolul de a asigura o repartizare uniformă a

absorbantului pe întreaga suprafața transversală a coloanei. Realizarea unei

distribuții uniforme a lichidului determină o eficacitate ridicată a coloanei deabsorbție cu umplutură.

Distribuitoarele tip duș se confecționează dintr -o țeavă centrală de

alimentare prevăzută cu ramificații fig 5.11.a, din mai multe inele concentrice din

țeavă fig 5.13.b sau dintr -o țeavă cu duză la un capăt și deflector ig 5.12.c

Aceste distribuitoare sunt recomandabile când presiunea lichidului este mai

mare și când absorbantul este lipsit de impurități mecanice. Debitul specific de

absorbant este de hmm ./25 23 și presiunea necesară este de 0,35-1,4 2/ cm N .

Distribuitoarele tip taler fig 3.4. sunt formate dintr-o placă cu diametrul de

250-1800 mm prevazută cu orificii circulare în care se fixează țevi de distribuție

având diametre cuprinse între 25-50 mm.

Pentru coloane cu diametrul de peste 2m se pot utiliza dispozitive sub forma

unor plăci plane perforate cu găuri de diametre 5-6 mm și care sunt înconjurate de

un contur crenelat avînd rolul unui deversor fig 3.10.

Fig.5.11.a Fig.5.12.c

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


17

F ig. 5.13

Fig. 10.11.12.13 (a,b,c) . Distribuitor tip duș

Fig.5.14 .Distribuitor tip taler.

Fig. 5.15Distribuitor tip placă perforată.

Ȋn fig 5.16. este prezentat un dispozitiv de

distribuție cu jgheaburi, care este format dintr -un

anumit număr de jgheaburi prevăzute cu

creneluri în formă de V pe pereții laterali. Sunt

recomandate

pentru coloane

cu diametre mari și poate realiza distribuția

uniformă a unor debite specifice de hmm ./1205 23

.

Fig.5.16. Distribuitor de jgheaburi.

Fig. 5.17. Distribuitor tip păianjen.

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


18

Distribuitoarele cu preaplinuri, se utilizează la coloane cu diamtere mici. Ele

sunt formate dintr-o placă cu suport prevăzută cu orificii în care se fixează țevi cu

un decupaj în formă de V. În fig este prezentată schița unui distribuitor tip paianjen

care central are fixat un perete deversor care are rolul de a uniformiza curgerea

absorbantului. Ca urmare a închiderii hidraulice, gazul nu va pătrunde prin țevi.

Redistribuitor pentru faza lichidă

Necesitatea utilizării mai multor straturi de umplutură într -o coloană

determină folosirea unor dispozitive pentru redistribuirea lichidului. Pentru

redistribuirea absorbantului pot fi utilizate dispozitivele de distribuție sau

dispozitive speciale cunoscute sub denumirea de redistribuitoare.

Astfel de dispozitive de redistribuire a lichidului constă din două placi

suprapuse ce au rol de suport, redistribuitor, alimentare și evacuare a fazelor. Placa

superioar ă este identică cu grătarul de susținere reprezentat în, iar placa inferioară

este prevazută cu orificii de diametrul 3-5 mm și orificii de diametrul 3-10 cm în

care se fixează țevi. Dispozitivul are înălțimea totală egală cu 350 mm.

Conurile de distribuție sunt cele mai simple dispozitive de redistribuire a fazei

lichide care dirijează lichidul ce se scurge pe corpul interior al utilajului către axul

acestuia.

Aceste dispozitive se așează unul față de altu la distanța de (1,5 -2) din

diametrul coloanei și prezintă ca dezavantaj principal micșorarea secțiunii

coloanei.

Conurile cu găuri ștanțate sunt mai complicate din puct de vedere

constructiv, dar asigură o îngustare mai redusă a secțiunii apăratului. Un alt dispozitiv pentru redistribuire foarte simplu constă dintr -un buzunar

îngust fixat de mantaua utilajului de la care pleacă radial înclinat trei sau mai multe

țevi. Prin țevi lichidul adunat în buzunarul dispozitivului se scurge spre axul

utilajului

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


19

3.2.4.Bi lant de mater iale in coloana de absorbtie

Se intocmeste in vederea determinarii consumului de absorbant pentru

separarea amoniacului di amestecul gazos aer – amoniac si a concentratiei finale a

amoniacului in faza lichida .

Faza gazoasa intra in coloana de absorbtie pe la partea inferioara circuland

in contracurent in faza lichida ce este alimentata pe la partea superioara a coloanei .

L, Xf

G, Yi

L, Xi

G, Yf

Notatii pentru coloana de absorbtie :

G = debit molar de gaz inert (aer ) kmoli aer/h

L = debit molar de absorbant (apa)kmoli apa/h

yAi , yAf = concentratiile solutului initial si final – rapoarte molare kmoliNH3/kmoli

aer

XAi , XA f = concentratiile solutului in faza lichida initiala si finala

kmoliNH3/kmoli apa

Debitul molar de gaz inert se determina din datele de proiectare :

G = * (1- )= * (1- ) = 135.9142

YAi = = = 0.0405

YAf = (1-ɳ A )* YAi = 8.1*10-4

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


20

NA = G(YAi - YAf ) = 135.8142*(0.0405 - 8.1*10-4) = 5.3944 kmoliNH3/h

Pentru a calcula consumul de absorbant din coloana precum si

concentratia NH3 la iesirea din coloana este necesara trasarea liniei de operare si a

liniei de echilibru pentru sistemul de aer – apa – NH3.

Datele de evhilibru pentru sistemul investigat sunt :

X 0.0213 0.0265 0.0319 0.053 0.0796 0.1061

Y

0.016 0.0200 0.0245 0.0434 0.0703 0.1007

Lmin = = = 108.9777 kmoli apa / h

XAf* = =

= 0.045

L = * Lmin = 1.1*108.9777 = 119.8754 kmoli apa /h

Amestec gazos la intrarea in coloanadebite volumice

-am .g . :Mv =3400m3/h = 0.9444 m3/s

-NH3 :Mv NH3 = Mv *yai =3400*0.039 = 132.6 m3/h = 0.0368 m3/s

-aer :Mv aer = Mv *(1- yai) =3400*(1-0.039)=3267.4 m3/h = 0.9076 m3/sdebite molare

a) – am .g. : =

= 141.4309kmoli /h =0.0392 Kmoli/s

b) NH3 : =

= 5.5158 kmoli /h = 0.00153 kmoli /s

-aer: a-b =141.4309 -5.5159 = 135.9151 kmoli/h =0.0377 kmoli/s

debite masicec) – am .g :Mamg* a = 28.4359 *141.4309 =4021.7149kg/h = 1.1171 kg/s

d) – NH3 : yai *M NH3 = 5.5159*17 = 93.7703 kg/h=0.026kg/s

-aer : c-d =4021.7149 -93.7703 = 3927.9446 kg/h = 1.090 kg/s

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


21

Amestec gazos la iesirea din coloana debite molare

-am.g :Mvj = G + NAf = 135.9142 +0.11009 = 136.0242kmoli/h = 0.03778

kmoli/s

-NH3 :NAf = G*yaf = 135.9142*0.00081 = 0.11009kmoli/h =0.00003 kmoli/s-aer :G = 135.9142 kmoli/h = 0.03775 kmoli/sdebite volumice

-am.g :e + f = 2.6465+3267.5167 = 3270.1632 m3/h = 0.9083 m3/s

e)-NH3 : NAf * = 0.11009*24.04 = 2.6465 m3/h= 0.0007 m3/s

f)-aer: Gv=G* = 135.9142*24.04 =3267.5167 m3/h = 0.9076 m3/s

debite masice

-am.g.: NAf*M NH3 + G* Maer =0.11009*17 +135.9142*28.9 =3929.7919kk/h=1.0915 kg/s

-NH3: NAf*M NH3 = 0.11009*17 =1.8752kg/h=0.0006kg/s

-aer: G* Maer = 135.9142*28.9 = 3927.9203 kg/h =1.0910kg/s

Amestec lichid la intrare in coloanadebite molare

-am.lq.;L+O = 119.8754kmoli/h= 0.0332kmoli/s

-NH3:0

-apa : L = 119.8754kmoli/h= 0.0332kmoli/s

debite masice

-am.lq: Lm = L*M H2O = 119.8754*18 = 2157.7572 kg/h = 0.5993kg/s

-NH3: 0

-apa : Lm = L*M H2O = 119.8754*18 = 2157.7572 kg/h = 0.5993kg/sdebite volumice

-am.lq.: =

= 2.1599 m3/h = 0.0005 m3/s

-NH3:0

-apa: = = 2.1599 m3/h = 0.0005 m3/s

Amestec li chid la iesir ea din coloanadebite molare

-am.lq.:L+ NAf = 119.8754+5.3943 =125.2697Kmoli/h=0.0346kmoli/s

-NH3: NAf = L*XAf = 119.8754*0.045=5.3943kmoli/h=0.0014kmoli/s

-apa:L=119.8754kmoli/h=0.0332kmoli/s

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


22

debite masice

-am.lq.: NAf*M NH3 +L*Mapa =5.3943*17+119.8754*18=2249.4603

kg/h=0.6248 kg/s

-NH3: NAf*M NH3=5.3943*17 =91.7031 kg/h=0.0254 kg/s

-apa: L*Mapa=119.8754*18=2157.7572kg/h=0.5994kg/s

debite volumice

g)-am.lq.: =

=2.2517 m3/h=0.000625 m3/s

-NH3: g-h=2.2517-2.1599 = 0.0918 m3/h=0.000025 m3/s

h)-apa: = = 2.1599 m3/h = 0.0006 m3/s

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


23

faza Material intrate

m3/s Kmoli/s Kg/s X(y) Y(x)

gazoasa NH3 0.0368 0.00153 0.026 0.0390 0.040

Aer 0.9076 0.0377 1.091 0.961 1

total 0.9444 0.0392 1.1171 1 1.04

lichida NH3 0 0 0 0 0

Apa 0.0005 0.0332 0.5993 1 1

total 0.0005 0.0332 0.5993 1 1

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


24

faza Material iesite

m3/s Kmoli/s Kg/s X(y) Y(x)

gazoasa NH3 0.0007 0.00003 0.0005 0.00079 0.000794

Aer 0.9076 0.03775 1.091 0.9921 1

total 0.9083 0.03778 1.0915 1 1.000794

lichida NH3 0.000025 0.0014 0.0254 0.0404 0.0437

Apa 0.0006 0.0332 0.5994 0.9596 1

total 0.000625 0.0346 0.6248 1 1.0437

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


25

3.2.5.Bi lant termic pentr u coloana de absorbtie

Absorbtia poate decurge in conditiile izoterme sau neizoterme functie de

continutul de solute din coloana . Astfel daca continutul de solute este scazut in

amestecul gazos efectul este scazut , este neglijabil , procesul poate fi consideratizoterm . La un continut mare de solute in amestecul gazos la contactarea cu

cantitati mari de absorbant efectul termic ce insoteste procesul este mare .

Incalzirea solutiei care circula prin coloana poate fi atat de puternica incat

are loc desorbtia solutului fapt nedorit. Pentru a evita acest lucru se apeleaza la o

racire a amestecului lichid care circula prin coloana , prin montarea unor

schimbatoare de caldura in interiorul sau exreriorul coloanei.

Pentru a estima efectul caloric termic al absorbtiei in cazul sistemului aer –

apa – NH3 respectiv pentru a calcula temperatura finala a amestecului lichid laiesirea din coloana se intocmeste bilantul termic pe coloana de absorbtie.

Ecuatia generala de bilant termic are forma:∑ = ∑ , w

Unde :

Qli ,Qlf - reprezinta fluxul termic introdus si respective iesit din coloana de

amestec lichid

Qgi ,Qgf - fluxurile termice introduce si respective iesite din coloana ale

amestecului gazosQabs - fluxul termic ce insoteste opteratia de absorbtie

Qp - fluxul termic pierdut in mediul ambient prin peretii coloanei

Qgi = G(Cpaer + yAi *CpNH3)*Tgi

= 0.0377*(29114.85+0.0405*3.582*104)*20

= 23046.4322j/s

Qli = L*Cp apa * Tai = 0.0332*4190*18*15

=37559.16j/s

Habs = -6.6*4190*1000 = -2764*103 j/kmol

Qabs = NA*(-Habs) = 1.49*10-3*[-(-2764*103) = 41204.46 j/s

Qgf = G(Cp aer +yAf * Cp NH3)Tgf

=0.0377*(29114.85+0.00081*3.559*104)*15

=16480.7498 j/s

Qlf = L* (1+XAf )*Cp apa *Taf = 0.0332*(1+0.045)*4190*18*Taf

= 2616.62*Taf

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


26

Qp = * Qabs =

*41204.46 = 1236.1338 j/s

Qgi + Qli + Qabs = Qgf + Qlf + Qp

23046.4322 +37559.16 +41504.46 = 16480.7498 +2616.62*Taf+1236.1338

Taf = 32.13°C

3.2.6.Calculul diametrului coloanei de absorbtie

Diametrul colanelor de absorbţie cu umplutură se determină cu ecuaţia

debitului volumic de gaz care circulă prin coloană :

Mv =

unde :

MV- debit volumic mediu de gaz = 5300 [m3/h]

D-diametru interior al coloanei [m];

Vf - viteza fictivă a gazului [m/s]

Vf = (0,75-0,95)·vi : unde vi - viteza de înec ;

Diametrul coloanei de umplutura se calculeaza cu ajutorul relatiei

Kafarov :

() ( )

unde :

a - suprafaţa specifică a umpluturii [m2/m3]

a = 200 m2/m3 pentru inele Raschig 25x25x3

g = acceleraţia gravitaţională [m/s2] = 9,81 m/s2

ε = 0,74 reprezinta porozitatea stratului de umplutură [m3/m3]

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


27

A =constanta numerica care pentru umplutura din inela Raschig are

valoarea = 0,022

=

=

= 23.56

= 997.29 = = 1.29 = 930.812* 106 =

= = 1.187

L =119.8754 kmoli apa/h = 0.5993 kg/s

G =1.0895kg/s () ( )

lg = 0.022 – 1.75 * *

lg

= - 0.6251

= 12.2086

vi = 3.49

vf = 0.75*2.46 = 1.845

D2 =

D = = = 0.70 m;

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


28

3.2.7.Calculul inaltimi i coloanei de absorbtie

Inălţimea coloanei se poate determina prin 3 metode :

a) cu ajutorul inălţimii echivalente a unei trepte teoretice de contactîin funcţie de suprafaţa de transfer de masă

b) ca si produsul dintre IUT si NUT

c) Calculul înălţimii coloanei cu umplutură cu ajutorul înălţimii echivalente

a unei trepte

teoretice de contact

Suprafata de transfer de masa se poate calcula din ecuatia de transfer de

masa raportate la cele doua faze

NA = Kg * A * YAmed , kmoli A /s

NA = Kl * A * XAmed , kmoli A /s

Unde :

Kg si Kl sunt coeficienti globali de transfer de masa raprtati la faza gazoasa si faza

lichida

YAmed ,

XAmed ,reprezinta fortele motrice globale ale transferului de masa cand

raportarea se face la faza gazoasa si lichida

Coeficientii globali de transfer de masa depind de coeficientii individuali de

transfer de masa (k x ,k y ) si de panta medie a curbei de echilibru (m) .

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


29

m - panta medie a curbei de echilibru ;

k x,k y - coeficienţi individuali de transfer de masă se determină cu ajutorul

ecuaţiilor criteriale;

Pentru faza gazoasa :

Sh = criteriu Sherwood :

Sc = criteriu Schmidt :

Re = criteriu Reynolds :

qg, ηg- densitatea , vâscozitatea dinamică a fazei gazoase , [kg/m3] , [Pa·s]

3 6Vpd

Unde :

d = diametru echivalent al corpurilor de umplere [m].

Vp = volumul corpurilor de umplere ;

DA = coeficient de difuziune a HCl în apă;

η - vâscozitatea [Pa•s],

ρ - densitatea [kg/m3];

l- lungimea caracteristică [m];

Vp = =

= 5.17*10-6

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


30

d = = = 0.0213

d = 0.0213 m

Dg = * * = 17*10-6 * = 1.90791*10-5

Re =

qg - debit masic specific de gaz , [kg/m2s]

qg =* =

= 2.83 [ kg / m2*s ]

ɳ g = 0.018 [cP ] = 1.8 *10-5 [ Pa*s ]

Re = = 3043.01

Scg = unde Scg =

= 0.8213

Shg = C * Reg0.8 * Scg0.33 , c = 0,18

Shg = 0.15*(3043.01)0.8 * (0.8213)0.33 = 85.3516

Shg =

k g = = 00.0764[m/s]

Vm = 22.4* = 24.33m3/kmoli

Kg = =

=3.14*10-3

Pentru faza lichidă

c, m ,n – coeficienţi experimentali , conform tabelului 8 avem :

c = 0,006; m = 0,78, n = 0,5

Re = unde :

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


31

ql = debit masic specifica de lichid [ kg /m2*h]

ql = =

= 1.557 [kg / m2 * h]

dl = diametrul echivalent , [m]

dl =1.8*10-9[m ]

ɳ l - vascozitatea apei la temperatura din coloana = 10-3 Pa *s

Re = = 33.45

Scl = unde : DA,l -coeficient de difuziune a HCl in apa = 1.76*10-9 (m2 / s)

ρl - densitatea apei = 998 kg / m3

Scl = = 518.52

Sh =

l = lungimea caracteristica si se calculeaza cu relatia :

l = ( ) [m]

g - acceleratia gravitationala = 9.81 m2/ s

l = 4.56 *10-4 m

kl = =

= 8.32*10-5 m/s

kl =

=

= 4.6096*10-3

Acum se pot calcula coeficientii globali de transfer de masa :Kg ,Kl

kg = 3.14 * 10-3 ; k l = 4.6096*10-3 ; m = 0.75

Kg = =

= = 2.07*10-3 * +

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


32

Kl = = = 1.55*10-3 [ ]

Se calculeaza fortele motrice globale medii :YAmed =∫

XAmed =∫

Integral de la numaratorul ecuatiei se calculeaza printr-o metoda grafica cudatele determinate din tabelul de mai jos :

XA XA* XA*- XA

0 0.00081 0.00081 1234.56

0.005 0.007 2*10-3 500

0.01 0.014 4*10-3 250

0.015 0.019 4*10-3 2500.02 0.026 6*10-3 166.66

0.025 0.031 6*10-3 166.66

0.03 0.036 6*10-3 166.66

0.035 0.04 5*10-3 200

0.04 0.046 6*10-3 166.66

0.045 0.0495 4.5*10-3 222.22

Atotal = 12.94

XAmed = ∫ = = 3.47*10-3 ,

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


33

YA YA* YA- YA*

0.00081 0 0.00081 1234.56

0.005 0.0025 2.5*10

-3

4000.01 0.007 3*10-3 333.33

0.015 0.012 3*10-3 333.33

0.02 0.016 4*10-3 250

0.025 0.02 5*10-3 200

0.03 0.025 5*10-3 200

0.035 0.03 5*10-3 200

0.0405 0.036 4.5*10-3 222.22

Atotal = 12.64YAmed =∫ =

= 3.14*10-3

Conform ecuatiei :

NA = Kg * A *

Y

Amed ,kmoli A /s

NA = Kl * A * XAmed , kmoli A /s

Se calculeaza aria de transfer de masa pentru cele doua forme :

Ag = =

= 215.39 m2

Al = =

= 206.29 m2

Se calculeaza Hu din cele doua arii :

Hu =

, m

Hug = = = 3.1 m

Hul = =

= 3.75 m

Hu = =

= 3.42 m

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


34

Calculul înălţimii coloanei cu umplutură cu ajutorul înălţ imii echivalenta

a unei trepte teoretice de contact

Hu = nT * IETT in care : nT - este numarul treptelor teoretice de contact ( dindiagrama de

echilibru )

IETT – înălţimea echivalentă a unui trepte de contact

IETT =4.0

2.11

200 f va

unde : ε = 0,74 m3/m3 , volumul liber al umpluturii ;

a = 200 m2/m3, suprafaţa specifică a umpluturii

vf = 2.44 m/s, viteza fictivă a fazei gazoase.

nT = 11

IETT = 200 * *

[ m]

IETT = 200 * * = 0.17 [m]

Hu = nT * IETT = 11*0.17 = 1.87[m]

Inaltinea coloanei de absorbtie se calculeaza functie de inaltimea umpluturii

la care se adauga inaltimea partii inferioare si superioare a coloanei.

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


35

Hinf = Hc + H1

H1 = (11.5)m

Hc = h+ = 0.1+

= 0.275

h=(0.10.15)

Hinf = Hc + H1 = 0.275+1 = 1.275m

Hs = Hc +H2 = 0.275+2=2.275m

H2 = (1

2)m

H= Hinf + Hsup + Hu = 1.275+2.275+1.87 = 5.42m

H= 5.42m

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


36

3.2.8.Calculul racordur i lor coloanei de absorbtie

Coloana de absorbtie este prevazuta cu racorduri de intrare si iesire .

Racordurile asigura conectarea coloanei cu celelalte utilaje din instalatie fiind

formate dintr-o teava si o flansa atasata de sudura.Orice diametru de record se calculeaza din debitul de fluid care circula prin

acel record. în care :

MV - debit volumic 3[ / ]m s ;

v - viteza fluidului [m/s];

D - diametrul racordului [m].

Vitezele de transfer de masă sunt următoarele:

-daca fluidul este un gaz v= 10-20m/s

- daca fluidul este un lichid v = 0.5 – 2 m/s

Pentru coloana de absorbtie se calculeaza:

Racort de alimentare a absorbantului

d1 = = = 0.0062

racort de evacuare a amestecului lichid

d2 = = = 0.028

d2 stas =38x3.6

racort de alimentare a amestecului gazos in coloana

d3 =

=

= 0.34

d3 stas = 368x5

record de evacuare a aerului cu putin NH3 din coloana

d4 = = 0.34

d4 stas = 368x5

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


37

3.2.9. Calculul pierder i i de presiune la curgerea gazului pri n

umplutura

Coloana este prevazuta cu o inchiderea hidraulica de o inaltime H a careivaloare se calculeaza din pierderea de presiune din coloana ce depinde la randul ei

de pierdere de presiune prin umplutura .

H =

Dph = 1.5*Dpum

Dpum = K*Dpusc

Unde :

Dph = pierderea de presiune prin coloana care se calculeaza functie de

pierderea de presiune pe umplutura umectata .Aceasta din urma se calculeaza

functie de pierderea de presiune pe umplutura uscata si un coefficient K care

depinde si de natura debitului specific de absorbant , dar si de caracteristicile

umpluturii

K = –

Unde A este parametu de stropire

A = 3*

b = = = = 0.6083

A = 3*√ = 0.1001

K = – = 1.38Pusc = λ * *

*

Reg = =

= 3118.1

= = = 3.2

dl = = = 0.0148

v = =

= 3.3Pusc = λ * *

* = 3.2* * 1.187 = 2613.23

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


38

Pum = K* Pusc = 1.38*2613.23 = 3606.25 = 1.5*Pum = 1.5* 3606.25 = 5409.3861

H = =

= 0.55

3.3.Calculul coloanei de desorbtie

3.3.1. Bi lant de materi ale pentr u coloana de desorbtie

Desorbtia amoniacului se face cu abur saturat de 2 ata , o parte din acesta

condensand si cedand caldura necesara desorbtiei , iar cealalta parte fiind utilizat

pentru antrenare agazului de sorbit.

Coloana de desorbtie este identica cu coloana de absorbtie . Toate debitelereprezentate pe figura sunt debite masice .Concentratiile reprezentate sunt rapoarte

masice. = = 1.1074 kg/m3

N’A = L*XAf = *0.045 = 0.025kg/s

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


39

= 1.7265

Mma = * N’A = =

* 0.025 = 0.0106kg/s

Y’Af =

=

= 0.5182

Mmab este debitul masic de abur saturat necesar in coloana este o suma

dintre debitul masic de apa care condenseaza in urma cedarii caldurii necesare

desorbtiei Mma si in urma cedarii caldurii necesare antrenarii NH3 , Mma.

3.3.2.Bi lant termic pentr u coloana de desorbti e

Bilantul termic se realizeaza pentru a calcula cantitatea de abur carecondenseaza precum si cantitatea de abur care condenseaza de NH3.

Temperature de iesire a fazei gazoase si ale fazei lichide se iau ca fiind egale

cu temperature de saturatie a aburului ce alimenteaza coloana .

Bilantul termic pe coloana de desorbtie poate fi scris:∑ = ∑ Qabi + Qli = Qgf + Qlf + Qp ,w

Qabi = continutul de caldura al aburului saturat ce alimentam coloana

Qli = continutul de caldura al amestecului lichid

Qgf = continutul de caldura al fazei gazoase

Qlf = continutul de caldura al fazei lichide

Qp = pierderile de caldura spre mediul exterior

Iab =continutul de caldura la 1 kg abur

r = caldura neceesara de evaporare

iab = Cpl* Tsat +r = 4.23*1000*120+2208*1000 = 2715600j/k

Qabi = (Mmc + Mma)*iab = (Mmc + 0.0106 )*2715600

Qli = L*(Cpl +XAf*Cp NH3)*Tli =

= 0.5993* (4.18*1000+0.045*9080.96) * 60= 164998.4322

Cpa = 9080.96

Qgf = Mma*iab +N’A*Cpa*Tgf = 0.0106*2715600+0.025*9474.32*120

=57208.32 w

Qlf = (L+ Mmc)*Cpl*Tlf = (0.5993+Mmc)*4.23*1000*120

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


40

Qp = a * Mmc*iab = * Mmc * 2715600

Mmc = = 0.0857

3.3.3.Calculul izolatiei termice a coloanei de umplutura

Coloanele de absorbtie si desorbtie trebuie isolate pentru a se evita pierderile

de caldura , dar si din motive de securitate a muncii .

Izolatia termica se realizeaza cu material ce trebuie sa indeplineasca o serie

de conditii : sa aiba un coefficient de conductivitate termica cat mai mic , sa nuabsorba apa , sa nu aiba o densitate volumica mare ,sa nu fie toxica , sa fie ieftina

si usor de prelucrat etc..

Ca material izolant pentru coloana de desorbtie se allege vata de sticla.

Calculul izolatiei termice presupune adoptarea unei valori a gosimii izolatiei

si verificarea fluxului termic ierdut spre exterior prin coloanaizolata comparative

cu fluxul pierdut in cazul coloanei isolate.

iz = 0.02

0.04 m

Qpiz 5% QpQpiz =K * A*

A = *(D+2* iz)*H = * (0.7+2*0.02)*0.55 = 1.21

A =1.21= Tsat – T2=120-10 = 110

Kiz = Coeficientul individual de transfer de caldura de partea aerului

2 se

calculeaza cu ajutorul euatiei:2 =9.74+0.07*(Tp2-T2) = 9.74+0.07*(25.28-10)=10.8 w/m2k

Tp2 = 25.28

Kiz = = = 1.51 w/m2k

Qpiz =K * A* = 1.51*1.21*110 = 200.981

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


41

3.3.4.Calculul racordur il or coloanei de desorbtie

Diametrul fiecarui raport se calculeaza din ecuatia debitului volumetric care

circula prin acel record.

di =

Viteza se adopta functie de natura substantie care circula

V =0.5-2 m/s pentru lichid

V = 10-20 m/s pentru gaz , vapori

1. racordul de alimentare a aburului saturat in coloana de desorbtie

Mvab =

=

= 0.0885

2 . racord re introducere a gazului inert in coloana de desorbtie este egal curacordul de evacuare a gazului inert din coloana de absorbtie

d2 = 0.028 d2 stas = 38x3.6

3.racordul de alimntare a coloanei de desorbtie cu faza lichida cu diametrul

racordului egal cu diametrul racordului de evacuare a fazie lichidedin coloana de

absorbtie

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


42

d3= 0.34 d3 stas=368x5

4. racordul de evacuare a fazei gazoase din coloana de desorbtie

Mv = Gv + = 0.09076 +

= 0.9171

5.racord de evacuare a fazei lichide din coloana de desorbtieMv = Lv + = 0.000625+ = 0.00071

3.4.Calculul pompei centr i fuge

Pompa centrifuga este un utilaj care transforma energia mecanica in energia

fidraulica .Din punct de vedere constructive exista pompe cu elemente mobile de

exemplu:pompe cu piston, pompe rotative

-pompa centrifuga si pompe fara elemente mobile

Avantaje:

Pompa centrifuga are un debit constant si usor de reglat prin amplasarea

unor robineti sau ventile pe conducta de reglare in plus ele sunt utilaje ieftine , pot

fi cuplate direct la motor , ocupa spatii mici si pot transporta material corozive.

De aceea pentru transportarea solutie NH3 din instalatia de separare se alegeutilizarea pompelor centrifuge .

Puterea pompei se calculeaza cu relatia :

P = Ptot = cantitatea totala de energie imprimata unitatii de volum de lichid ce

trebuie transportat

Mv debitul volumetric de lichid transportat

T = randamentul total al agregatului de pompare

T = 0.4 -0.6

energia totala necesara transportului unitatii de volum de lichid se

calculeaza conform ecuatiei Bernoulli ca o suma a 4 termeni. p tot = p static + p dinamic + △ p geom + △ pp p static = p2 – p1 = (2-1.033)*9.81*10000 = 94862.7 Pa

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


43

p dinamic = =

= 512.61

v2 =

= 1.015

Taf = 32.13

32.13 = 995.148△ p geom = *g*H = 995.148*9.81*11 = 107386.42 Pa△ pp = + pl+ psch= λ* *

Re = =

= 40123.7

ɳ l = 775.36* 10-6

=

= 190

λ=coefficient de frecare se determina graphic din diagram lui Moody functie de

criteriul Re si

λ = 0.031 = λ* *

= 0.031* *

= 11350.72 Pa pl = ∑ * =(5*1.56+2*5.24+0.1+1)* = 9934.44 Pa

p tot =

p static +

p dinamic +

△ p geom +

△ pp =

=94862.7+ 512.61+107386.42+26285.16 = 229046.89 PaP = = = 0.4 Pa

Dupa calculul puterii pompei se calculeaza puterea instalata

Pinst = *P , kw = coefficient ales dintr-un table functie de puterea calculate

Pinst = *P= 0.4*2 = 0.8 kw

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


44

3.5.Dimensionarea rezervoarelor

Dimensiunea rezervoarelor se realizeaza functie de timpul de depozitare in

rezervor

Volumul de solutie depozitataV = Mv * t , m3

T = 3h

Se adopta un anumit coefficient de umplere a rezervorului notat cu = 0.70.8 , in acest caz volumul rezervorului

Vrez = , m3

V = Mv * t = 0.000625*3*3600 = 6.75 m3

Vrez =

=

= 9.64 m3

Se adopta raportul = 1.5-2.5

H = a * D , m

D= , m

D= =

= 2.015 m

H = a * D = 1.5*2.015 = 3.0225 m

4.Consumul de mater ii prime si auxi li are

Material prima pentru coloana de absorbtie o constituie:

- absorbantul ce este introdusa in coloana de absorbtie cu un debit Lm

- amestecul gazos aer ammoniac cu un debit de intrare

Necesarul zilnic de materie prima pentru coloana de absorbtie :

Lm *24 h =2157.7572 kg/h

Materii prime auxiliare necesare in instalatia de separare a NH3 sunt :- abur saturat la 2 ata

Mmab = Mma + Mmc , kg/s

Mmab = Mma + Mmc =0.0109

-energie electrica

P = 0.8 kw

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


45

-neceasrul zilnic de abur saturat de 2 ata este de:

Mmab ,zi = Mmab*24*3600 = 0.0109*24*3600 = 941.76 kg/s

7/18/2019 152612748-fdt-proiect


Bibliografi e :

1.Procese si utilaje in industria chimica , R.Z.Tudose s.a. ,Editura Didactica si

pedagogica ,Bucuresti ,1976

2. Operatii si utilaje in industria chimica , Em.A.Bratu , volumul 1-3 ,Editura

Tehnica ,Bucuresti 1984-19853.FDT si utilaje pentru industria chimica , indtumar de proiectare ,R.Z.Tudose ,

1990

4. Procese si aparate in industria chimica , Pavlov s.a , Bucuresti ,1991

Date post:	02-Mar-2016
Category:	Documents
Upload:	andamaria17
View:	145 times
Download:	1 times

152612748-fdt-proiect

Documents