Введение 9
1 Литературный обзор 10
1.1 Принцип работы и назначение аппаратов с подвижной насадкой 10
1.2 Классификация аппаратов с подвижной насадкой 12
1.3 Сравнение АПН с аппаратами других типов 21
1.4 Требования, предъявляемые к насадочным телам 22
1.5 Цель работы 22
2 Экспериментальная часть 23
2.1.1 Описание экспериментальной установки 24
2.1.2 Анализ результатов эксперимента 24
2.1.3 Обработка экспериментальных данных 29
2.1.4 Математическое планирование эксперимента 33
3 Технологический расчет колоны 40
3.1 Выбор основных параметров АПН 40
3.2 Определение диаметра аппарата 40
3.3 Определение коэффициента массопередачи 41
3.4 Расчет коэффициента извлечения 42
3.5 Расчет гидравлического сопротивления АПН 42
3.6 Расчет гидравлического сопротивления каплеуловителя 45
3.7 Расчет диаметров штуцеров 45
3.8 Расчет диаметра каплеуловителя 46
3.9 Ороситель 46
4 Прочностной расчет колоны 47
4.1 Исходные данные для механического расчета 47
4.2 Конструктивный расчет колоны 47
4.2.1 Определение высоты аппарата 47
4.2.2 Определение числа обслуживающих площадок 48
4.3 Расчет на прочность конструктивных элементов колоны 48
4.3.1 Расчет корпуса колоны на прочность 48
4.3.2 Определение допускаемого давления при принятой толщине стенки ..48
4.3.3 Расчет днища корпуса на прочность 49
4.3.4 Подбор днища корпуса 49
4.4 Определение весовых характеристик колоны 50
4.4.1 Определение массы корпуса колоны 50
4.4.2 Определение насадок 50
4.4.3 Определение массы каплеуловителя 50
4.4.4 Определение массы опоры 50
4.4.5 Определение массы обслуживающих площадок 51
4.4.6 Определение массы воды при гидроиспытании 51
4.4.7 Определение максимальной массы аппарата 51
4.4.8 Определение минимальной массы аппарата 51
4.5 Определение расчетных усилий колонного аппарата от ветровых
нагрузок 52
4.5.1 При рабочих условиях 52
4.5.2 Определение периода собственных колебаний 52
4.5.3 Определение средней составляющей ветровой нагрузки 54
4.5.4 Коэффициент пульсации давления ветра для середины k-го участка ....54
4.5.5 Пульсационная составляющая ветровой нагрузки на i-ом участке 56
4.6 Выбор опор 57
4.7 Прочностной расчет колонного аппарата 58
4.7.1 Корпус колонного аппарата 58
4.7.2 Проверка прочности корпуса аппарата при рабочем условии 58
4.7.3 Проверка прочности корпуса аппарата при условии монтажа 60
4.7.4 Опорная обечайка 62
4.7.5 Проверка прочности обечайки при рабочем условии 62
4.7.6 Проверка прочности аппарата при условии монтажа 63
4.7.7 Опорная обечайка 64
4.7.8 Расчет и укрепление отверстий в корпусе колоны 65
4.7.9 Проверка прочности сварного шва 65
4.8 Выбор конструкции фланца 67
4.9 Болтовая нагрузка в условиях монтажа 69
4.9.1 Условие прочности болтов 71
4.9.2 Условие прочности неметаллических прокладок 71
4.9.3 Условие прочности втулки фланца, ограниченное сечением si 71
4.9.4 Условие прочности втулки фланца, ограниченное сечением s0 71
4.9.5 Условие прочности 72
4.9.6 Требование к углу поворота 72
Заключение 73
Список использованных источников 74
Приложение 76
Процесс хемосорбции сероводорода раствором моноэтаноламином (МЭА) из жирного газа, поступающего с каталитического крекинга КК-1 и установок АВТ, осуществляется в двух последовательно установленных по ходу газа абсорберах К-1 и А-1 (Рисунок 1).
Абсорбер К-1 имеет отбойную тарелку и шесть тарелок желобчатого типа. Нижняя часть абсорбера является сепаратором для отделения из газа конденсата.
Абсорбер А-1 состоит из трех слоев насадки (кольца Рашига) высотой два метра каждый.
Раствор МЭА (абсорбент) подается в А-1 по трем вводам на каждый слой насадок, а в К-1 - по одному вводу на верхнюю тарелку.
Диаметр обоих абсорберов - 2000 мм.
Недостатками существующей схемы являются сложность аппаратурного оформ¬ления процесса, низкая интенсивность и, как следствие, громоздкость и высокая металлоемкость оборудования, а также высокая чувствительность к изменению нагрузок по газу и жидкости.
Указанных недостатков лишены аппараты с подвижной насадкой (АПН).
Абсорберы с псевдоожиженной насадкой широко применяются для очистки отходящих промышленных газов. Эти абсорберы с использованием принципа взаи¬модействий газожидкостных потоков в слое подвижных тел, предоставляют воз¬можность без увеличения общего числа аппаратов проводить наиболее глубокую очистку газа от вредных компонентов. В качестве насадок для АПН применяются насадочные тела различной формы, изготовленные из материалов, устойчивых к аг¬рессивному воздействию сред. Насадочные тела должны обеспечивать хороший контакт между жидкостью и газом, иметь сравнительно низкое сопротивление и псевдоожижаться в относительно широком диапазоне изменения характеристик процесса абсорбции.
Целью диссертационной работы является теоретическая разработка и экспери-ментальное обоснование решений, направленных на повышение эффективности и надежности аппаратурного оформления процесса МЭА очистки газов с применени¬ем аппаратов с подвижной кольцевой насадкой (АПКН).
Указанная цель достигается решением следующих задач:
- исследование основных гидродинамических характеристик АПКН;
- разработка практических рекомендаций по оптимизации функционирования аппаратов с подвижной кольцевой насадкой;
- применение результатов исследования для аппаратурного оформления процесса моноэтаноловой очистки газа от сероводорода.
В выпускной квалификационной работе выполнен анализ аппаратурного оформления проекта моноэтаноламиновой очистки от сероводорода жирного газа КК-1 и АВТ. Отмечены следующие недостатки существующего оборудования:
- сложность
- низкая интенсивность, громоздкость
- высокая чувствительность к колебаниям нагрузок по газу и жидкости.
С целью устранения выявленных недостатков предложен компактный и высоко¬эффективный аппарат с подвижной кольцевой насадкой (АПКН).
Выполнено экспериментальное исследование гидродинамических характери-стик АПКН при различных плотностях орошения в широком диапазоне нагрузок по газу с кольцевой насадкой 40х20х2,5 мм.
Результаты исследований использованы при проектировании абсорбера для очистки газов от сероводорода раствором моноэтаноламина.
