Расчет насадочного абсорбера

                                  19+0,3(19/25 ^.0,1 – 1)= 21 м 

          Определим высоту абсорбера  по формуле:

    

    Расстояние  между днищем абсорбера и насадкой определяется необходимостью равномерного  распределения газа по поперечному сечению колонны. Обычно это расстояние принимают равным 1-1,5

    Расстояние  от верха насадки до крышки абсорбера  принимаем равным 2 м

    Н_а = 21 +1,05 ^. 1,6 + 2,4 = 25 м 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3. Гидравлический расчет 

    Величина  гидравлического сопротивления  колонных аппаратов (ректификационных, абсорбционных, экстракционных) влияет на технологический режим работы аппарата.

    При расчете колонн определяют гидравлическое сопротивление аппарата, для того чтобы выбрать оптимальные скорости фазовых потоков, обеспечивающих эффективный массообмен. По гидравлическому сопротивлению колонны подбирают вентилятор, компрессор или насос для подачи газов и жидкостей, обеспечивающих скорость движения фаз.

    Величину  находят по формуле:

    

    где - гидравлическое сопротивление сухой (неорошаемой жидкостью) насадки, Па;

U- плотность орошения, м/с;

b - коэффициент.

    Гидравлическое  сопротивление сухой насадки  определяют по уравнению:

    

    где - коэффициент сопротивления насадки;

H - высота насадки, м;

- эквивалентный  диаметр насадки, м;

- плотность  газа, кг/м³;

- скорость  газа в свободном сечении насадки,  м/с;

    Скорость газа в свободном сечении насадки определим из соотношения:

    

    где - рабочая скорость газа в абсорбере, м/с;

- доля  свободного объема, м³/м³.

     0,32/0,79 = 0,41 м/с 

    Для беспорядочных кольцевых насадок  коэффициент сопротивления  насадки можно рассчитать по формуле:

          - при ламинарном режиме ( )

    

    - при турбулентном режиме ( ) 

    

    Так как в нашем случае 989,65), то коэффициент сопротивления насадки определим по формуле:

    

                                  16/679,65^0,2 = 4,35 

    Тогда сопротивление сухой насадки:

    

    4,666^. 19 ^. 25,65 ^. 0,41/0,035 ^. 2 = 5460,79 Па

    Коэффициент b=178 (для колец Рашига) (1.108)

    U=0,032 м/с

    

5460,79 ^. 10^178*0,032 =2711,78 10⁶ Па

             

        

            
 
 
 
 
 
 

    4. Конструктивный расчет

    4.1 Расчет диаметра  входных и выходных  патрубков для  подачи и отвода  газа и жидкости

    Подсоединение трубопроводов к сосудам и  аппаратам осуществляется с помощью  вводных труб или штуцеров. Штуцерные  соединения могут быть разъемными (резьбовыми, фланцевыми, сальниковыми) и неразъемными (сварными, паяными, клеевыми). Наиболее распространены разъемные соединения с помощью фланцевых штуцеров. Стальные фланцевые штуцера представляют собой короткие куски труб с приваренными к ним фланцами либо с фланцами, удерживающимися на отбортовке, либо с фланцами, откованными за одно со штуцером. В зависимости от толщины стенок патрубки штуцеров могут быть тонкостенными и толстостенными. Типы штуцеров зависят от номинального (условного) давления и температуры среды.

    Присоединение фланцевых штуцеров к корпусу аппарата, днищу или крышке выполняется с определенным вылетом, который зависит от условного диаметра и условного давления, а также от толщины изоляции аппарата, если он таковую имеет.

    По  назначению все фланцевые соединения в химическом аппаратостроении подразделяют на фланцы для трубной арматуры и труб (сюда же относятся все фланцы штуцеров и аппаратов) и фланцы для аппаратов (с их помощью осуществляется крепление крышек, днищ и т.д.)

    Диаметр штуцеров рассчитываем по формуле

    

    где W - скорость подачи газа или жидкости

    Диаметр штуцера для ввода и вывода газовой фазы примем W = 15 м/с.

    

    Примем  стандартный диаметр 200 мм и соответствующие размеры (6.659) сведем в таблицу 2

    Таблица 2

 

    Диаметр штуцера для ввода  вывода жидкости равен

    

    где W- скорость подачи жидкости, примем 2 м/с,

V_ж – объемный расход жидкости, м³/с.

    

    Примем стандартный диаметр фланца 150 мм и соответствующие размеры сведем в таблицу 3

    Таблица 3

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    5. Механический расчет 

    Механический  расчет состоит из проверки на прочность  отдельных узлов и деталей  и сводится к определению номинальных  размеров (толщины стенок обечаек, фланцев, днищ и т.д.), которые должны обеспечить им необходимую долговечность.

    5.1 Расчет толщины  цилиндрических обечаек

    Расчет  толщины цилиндрических обечаек производится по формуле:

    

    где - расчетное давление, 5 МПа;

- внутренний  диаметр абсорбера, 400 мм;

- допускаемое  напряжение, 147 МПа для стали 12Х18Н10Т при 25°С;

- коэффициент  прочности сварного шва 0,95;

- прибавка  для компенсации коррозии и  эрозии, 2 мм;

- прибавка  для компенсации минусового допуска, 0,2 мм;

- технологическая  прибавка для компенсации утонения  стенки при технологических операциях,  0,5 мм.

    Коэффициент прочности сварного шва j = 1,0  при контроле шва на длине 100%  и j = 0,9  при 50% -ном контроле длины шва.

    Исполнительную толщину стенки выбирают из стандартного ряда толщин труб или листового проката. Фактическая толщина должна быть больше расчетной величины и обеспечивать также необходимую жесткость обечайки.

    Минимальная толщина цилиндрических обечаек  без прибавки на коррозию и эрозию зависит от их диаметра:

    Таблица 4

 

    

    Толщину обечайки принимаем равной 25 мм.

    Допускаемое давление в обечайке определим по формуле:

    

    где - расчетное давление, 5 МПа;

- внутренний  диаметр абсорбера, 1200 мм;

- допускаемое  напряжение, 147 МПа для стали 12Х18Н10Т при 25°С;

- прибавка  для компенсации коррозии и  эрозии, 2 мм 

    5.2. Расчет толщины  эллиптических днищ

    Необходимую толщину эллиптических днищ вычисляют по уравнению:

    

          где - расчетное давление, 5 МПа;

- максимальный  радиус кривизны днища, мм;

- допускаемое  напряжение, 147 МПа для стали 12Х18Н10Т при 25°С;

- коэффициент  прочности сварного шва;

- прибавка  для компенсации коррозии и  эрозии, 2 мм;

- прибавка  для компенсации минусового допуска,  0,2 мм;

- технологическая  прибавка для компенсации утонения  стенки при технологических операциях, 0,5 мм.

         Максимальный радиус кривизны  днища определяется по формуле:

    

    где D - внутренний диаметр абсорбера, 1200 мм;

H – высота днища, мм

    H=1200∙0,25=300 мм

    

    

    Толщину эллиптического днища принимаем равным 25 мм. 

          5.3. Расчет фланцевого соединения

    Фланцевые соединения применяют для разъемного соединения составных частей корпусов и крышек. На фланцах присоединяют к аппаратам трубы, арматуру