122918499 Proiect de Tranfer

Click here to load reader

download 122918499 Proiect de Tranfer

of 176

  • date post

    13-Nov-2015
  • Category

    Documents

  • view

    22
  • download

    4

Embed Size (px)

description

nhb

Transcript of 122918499 Proiect de Tranfer

  • Proiect la operatii unitare cu transfer de masa

    Separarea unui component valoros dintr-un amestec gazos prin absorbtie-desorbtie

    Mariann-Kinga Arkosi sectia IB, anul IV.

    Cluj Napoca, 2010

    1

  • Cuprins

    1. Tema de proiectare 1.1.Prezentarea temei 4 1.2.Schema bloc si mod de operare 4

    2. Procese tehnologice de fabricatie. Procesul tehnologic adoptat 2.1.Variante de realizare a tehnologiei 6 2.2.Justificarea variantei adoptate 7 2.3.Schema tehnologica a procesului. Descriere 7

    3. Dimensionarea tehnologica a utilajelor 3.1.Premise generale de calcul

    3.1.1. Date de echilibru in procesul de absorbtie pentru sistemul studiat 9

    3.1.2. Bilantul real de materiale. Consumul real de absorbant 9

    3.1.3. Bilantul termic la absorbtie 15 3.2.Dimensionarea coloanei de absorbtie

    3.2.1. Descrierea principalelor tipuri de utilaje pentru absorbtie 19

    3.2.2. Calculul diametrului coloanei de absorbtie 24

    3.2.3. Calculul inaltimii umpluturii

    3.2.3.1. Calculul inaltimii umpluturii din suprafata de transfer de masa 26

    3.2.3.2. Calculul inaltimii umpluturii pe baza IUT NUT 35

    3.2.3.3. Calculul inaltimii umpluturii pe baza np IETT 35

    3.2.4. Calculul inaltimii coloanei de absorbtie (determinarea inaltimii umpluturii) 36

    3.2.5. Calculul dimensiunilor racordurilor absorberului 37

    3.2.6. Calculul masei absorberului 38

    3.2.7. Fisa tehnica a coloanei 39 3.3.Dimensionarea coloanei de desorbtie

    3.3.1. Calculul nesesarului de abur pentru desorbtie 40

  • 3.3.2. Calculul dimensiunilor racordurilor desorberului 44

    3.3.3. Fisa tehnica a desorberului 46 3.4.Dimensionarea recuperatorului de caldura

    3.4.1. Descrierea principalelor tipuri de schimbatoare de caldura 47

    3.4.2. Calculul suprafetei de transfer termic al recuperatorului 48

    3.4.3. Calculul numarului de tevi, a lungimilor si a diametrului recuperatorului 55

    3.4.4. Calculul racordurilor recuperatorului 58

    3.4.5. Calculul masei recuperatorului 60

    3.4.6. Fisa tehnica a aparatului 61 3.5.Dimensionarea condensatorului

    3.5.1. Calculul suprafetei de transfer termic al condensatorului 62

    3.5.2. Calculul numarului de tevi, al lungimilor si al diametrului condensatorului 68

    3.5.3. Calculul racordurilor condensatorului 70

    3.5.4. Calculul masei condensatorului 71

    2

  • 3.5.5. Fisa tehnica a aparatului 72 3.6.Calculul utilajelor de transport a fluidelor

    3.6.1. Clasificarea si descrierea principalelor tipuri de utilaje folosite pentru transportul fluidelor 73

    3.6.2. Calculul puterii de actionare (puterii instalate) al motorului pompei pentru transportul fazei lichide (a solutiei sulfuroase) 74

    3.6.3. Calculul puterii de actionare (puterii instalate) al motorului suflantei ce alimenteaza faza gazoasa 78

    3.6.4. Fisele tehnice ale utilajelor 81

    4. Controlul si automatizarea procesului. Schema bloc de automatizare. Descriere 82

    5. Probleme de coroziune 83

    6. Amplasarea utilajelor 84

    7. Tehnica securitatii si igiena muncii in instalatie 84

    8. Partea desenata a proiectului (un utilaj dimensionat si schema instalatiei) 85

    9. Bibliografia utilizata 85

    3

  • 1. Tema de proiectare 1.1.Prezentarea temei

    Sa se intocmeasca proiectul de inginerie tehnologica pentru separarea continua absorbtie-desorbtie a bioxidului de sulf (SO2) dintr-un amestec gazos uscat.

    Instalatia va prelucra 2550 Nm3/h amestec gazos cu un continut de 10.3 %V (procente volumetrice) de SO2.

    Instalatia este amplasata pe platforma unei fabrici de H2SO4 si prelucreaza gazele rezultate la prajirea piritei. Separarea gazelor se face intr-un ansamblu de 2 coloane absorbtie-desorbtie compusa din:

    coloana de absorbtie cu umplutura

    coloana de desorbtie cu umplutura

    recuperator de caldura

    condensator

    racitor

    rezervoare tampon (vase de asteptare) pentru absorbant si solutie sulfuroasa

    separator de picaturi

    suflante pentru gaze

    pompe centrifuge pentru absobant si solutie sulfuroasa

    aparatura de masura, control si reglare automata

    Amestecul gazos si absorbantul intra in absorber cu temperatura de 20 C, absorbtia realizandu-se in apa proaspata lipsita de SO2. Randamentul de absorbtie a SO2-lui este 93.4 %V.

    Desorbtia se realizeaza prin stripare (injectie) directa cu abur saturat cu presiunea de 1 atm si temperatura de 100 C si se considera totala. Temperatura solutiei sulfuroase la intrare in desorber este 60 C.

    1.2.Schema bloc si mod de operare

    Procesul tehnologic de separare este constituit din sase operatii distincte:

    absorbtie

    recuperare caldura

    desorbtie

    racire

    condensare

    separare

  • Schema bloc a unui proces tehnologic de separare a unui component valoros dintr-un amestec gazos poate fi redata astfel:

    Amestecul gazos, constituit din aer si SO2 si absorbantul reprezentat de H2O sunt introdusi in coloana de absorbtie unde are loc absorbtia SO2-lui in H2O. Solutia sulfuroasa rezultata este preincalzita in recuperatorul de caldura pe seama caldurii apei de la desorbtie. In coloana de desorbtie se injecteaza un curent de abur, vaporii de apa contribuind la antrenarea SO2-lui. Curentul gazos astfel obtinut este supus condensarii, apoi unei separari gaz-lichid, operatii in urma carora rezulta un curent de SO2 si unul de apa calda. Apa iesita din recuperator si separator sunt racite prin intermediul apei de turn, apoi recirculate in operatia de absorbtie (optional).

    4

  • absorbant (proaspat sau de la recirculare)

    [ H2O ]L

    [ H2O ]L

    absorbtie recuperare caldura desorbtie separare condensare racire amestec gazos aer + SO2 abur [ H2O + SO2 ]L [ H2O + SO2 ]G [ H2O ]L + [SO2]G[ H2O + SO2 ]L [ H2O ]L [SO2 ]G spre statia de compresie

    apa de la turnul de racire apa spre turnul de racire (tur) (retur)

    5

  • 2. Procese tehnologice de fabricatie. Procesul tehnologic adoptat 2.1.Variante de realizare a tehnologiei

    Bioxidul de sulf [1, pg.344-355], gazos si lichid, are numeroase intrebuintari, este o materie prima de baza si folosit pe scara larga intr-o serie de ramuri ale industriei chimice. Bioxidul de sulf concentrat se obtine fie din gaze sulfuroase de diferite proveniente folosindu-se, dupa caz, procedee de absorbtie, adsorbtie si procedee de lichefiere , fie prin reducerea trioxidului de sulf cu sulf elementar sau prin oxidarea piritei cu oxid feric intrun mediu practic lipsit de oxigen.

    Absorbtia este operatia de separare a unuia sau a mai multor componenti dintr-un amestec gazos prin dizolvare intr-un lichid cu proprietati selective. Principiul operatiei de absorbtie consta in aducerea in contact a unui amestec gazos cu un lichid in care se dizolva, de preferinta, componentul sau componentii ce urmeaza a fi separati.

    Folosirea procedeelor de absorbtie este economica in special in cazul gazelor de concentratie medie, 414 %SO2 provenite in cea mai mare parte din arderea diferitelor minereuri cu sulf. In functie de absorbantul folosit, exista doua procedee principale de absorbtie:

    -cu regenerarea absorbantului apa, solutii de sulfit de amoniu, sulfat bazic de aluminiu, amine aromatice sau alifatice, acidul glioxilic, suspensii apoase de oxid de zinc si oxid de magneziu -fara regenerarea absorbantului solutii de sulfit de amoniu, suspensii de oxizi de zinc, magneziu, mangan, hidroxid de calciu si de sodiu, diveri polimeri cu caracter piridinic

    Procedee de absorbtie cu regenerarea absorbantului sunt cele mai folosite in practica. Criteriile de alegere a absorbantului sunt capacitatea si viteza de absorbtie, accesibilitate si gradul de regenerare a absorbantului, simplitatea operatiilor, coroziunea aparaturii, pretul de cost etc.

    Desi apa are o capacitate de absorbtie relativ redusa chiar si la temperaturi joase si concentratii mari ale bioxidului de sulf in gaze, absorbtia in apa este folosita la concentratii mai mari de 3% SO2 sub acesta valori operatia devine nerentabila: creste considerabil volumul de absorbant necesar, energia necesara recircularii apei in turnurile de absorbtie, precum si energia termica folosita pentru desorbtia bioxidului de sulf.

    Absorbtia in solutii amoniacale este unul dintre procese cele mai eficiente, utilizata in cazul gazelor mai diluate provenite din intreprinderi metalurgice(1-4% So2 sau chiar mai diluat). Nu se folosesc solutii de amoniac prea concentrate pentru ca in acest caz presiunea ridicata a vaporilor de amoniac deasupra solutiei face ca in faza de desorbtie concomitent cu bioxidul de sulf sa se degaje o cantitate importanta de amoniac.

  • In urma absorbtiei in suspensii apoase de oxizi se formeaza sulfitii sorespunzatori, care, datorita solubilitatii reduse, se separa in faza solida. Prin calcinarea acestora rezulta SO2 concentrat si oxid metalic care se reintroduce in circuit.

    Procedeele de absorbtie fara regenerarea absorbantului se folosesc in cazurile in care absorbantul poate fi transformat intr-un produs usor comercializabil.

    Un procedeu prin care se obtin concomitent bioxid de sulf concentrat si un produs valorificabil este cel al absorbtiei in solutii amoniacale, urmata de tratarea sulfitului (acid) de amoniu cu acid sulfuric, rezultand sulfat de amoniu si bioxid de sulf.

    6

  • In scopul valorificarii bioxidului de sulf din gazele reziduale, se folosesc si procedee in care nu se regenereaza bioxidul de sulf, acesta fiind transformat el insasi intr-un produs valorificabil sulfiti sau sulfati de sodiu, mangan, magneziu, amoniu etc.

    2.2. Justificarea variantei adoptate Se alege varianta de absorbtie in apa a bioxidulu