РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАСАДОЧНОГО АБСОРБЕРА

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается аппарат для процесса абсорбции, которые применяются для осуществления в них различных химико-технологических процессов, происходящих в жидкой и газовой фазе.

Ключевые слова: газовая и жидкая фаза, химический аппарат, поглощение.

Абсорбцией называется процесс разделения газовых или парогазовых смесей путем поглощения одного или нескольких компонентов газовой смеси жидким поглотителем.

Абсорбционная установка (рис.1) предназначена для проведения процесса абсорбции сероводорода из смеси с воздухом водой при противоточном движении фаз. Она состоит из насадочного абсорбера, линии подачи газовой смеси и абсорбента, контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры. Абсорбер работает при противоточном движении фаз и представляет собой колонный аппарат D = 1000 мм.

Абсорбер состоит из шести секций, заполненные керамическими седлами «Инталлокс» 12,5х0х0. Удельная поверхность насадки а = 625 м2 /м3. После каждой секции (кроме нижней) находится перераспределительная тарелка. Внизу расположены узел подачи газа и узел для отвода жидкости. Вода подается через распределительную тарелку в верхнюю часть колонны, стекает по насадке и удаляется из колонны. Расход воды регулируется вентилем 4. Газовая смесь подается в нижнюю часть абсорбера, проходит через насадку и сбрасывается в атмосферу. Расход газа регулируется вентилем 5. Давление в абсорбере измеряются при помощи датчиков 6.

Рисунок 1. Абсорбционная установка

1 – колонна абсорбционная; 2 – насадка; 3 – гидрозатвор; 4, 5 – вентили; 6 –датчики давления; 7 – перераспределительные тарелки, 8 – распределительная тарелка.

Принципы проектирования конструктивных узлов химических аппаратов

Проектирование оборудования для химических производств базируется на поиске компромисса между функциональными задачами, технологичностью и требованиями безопасности. Аппарат компонуется из стандартных элементов: корпусных деталей (обечаек, днищ), узлов крепления, фланцевых соединений, запорной арматуры, опор и приводов перемешивающих устройств.

Приоритет отдается использованию нормализованных компонентов, что позволяет оптимизировать сроки разработки, упростить производственные процессы и повысить надежность оборудования. Проектировщик обязан учитывать не только прочностные расчеты, но и производственные реалии: методы сборки, регламенты контроля качества, логистику и отраслевые стандарты безопасности.

Ключевые требования к элементам конструкции — геометрическая простота, технологичность и строгое соответствие расчетным параметрам прочности и долговечности. Важной задачей является снижение металлоемкости и рациональное использование материалов, включая оптимизацию раскроя и механической обработки для минимизации отходов производства.

Механический расчет

Выбираем углеродистую качественную конструкционную сталь 20К ГОСТ 5520-62

Качественные и эксплуатационные характеристики

Качественная конструкционная сталь BСт3 характеризуется хорошим сочетанием механических и механо-технологических свойств, позволяющим применять их преимущественно в виде листового проката для сосудов и аппаратов, работающих под давлением. Порог хладноломкости сталей лежит ниже -70 °С.

Механо - технологические свойства

Сталь хорошо деформируется в горячем И холодном состояниях. Штампуемость листовой стали хорошая. Обрабатываемость резанием хорошая. Сталь хорошо сваривается всеми видами сварки.

Общая оценка коррозионной стойкости в агрессивных средах

Сталь неустойчива во многих агрессивных средах. Скорость коррозии 0,1 мм/год. Однако по отношению к некоторым средам сталь показывает удовлетворительную устойчивость (расплавленная сера при температуре 445 °С, сухой газообразный хлор при температуре до 60°C, 90%-ная серная кислота при температуре до 90°С, стеариновая кислота при температуре до 130 °С И др.).

Подбор фланцевого соединения

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

Рисунок 2. Фланцевое соединение исполнение 1

Таблица 1.

Фланцы сосудов и аппаратов, стальные, плоские приварные

Подбор опоры аппарата

Рисунок 4. Опора

Таблица 2.

Размеры опоры (лапы) вертикальных цилиндрических аппаратов

Принципы выбора конструкционных материалов

Выбор материала для изготовления оборудования базируется на комплексной оценке эксплуатационных характеристик. Ключевыми критериями являются:

Стойкость к коррозии и химическому воздействию: способность материала сохранять целостность и свойства в рабочей среде при заданных параметрах (температура, давление, концентрация). Необходимо исключить риски межкристаллитной, электрохимической (включая гальванические пары) и коррозии под напряжением.

Механическая надежность: обеспечение прочности конструкции при воздействии рабочих нагрузок, включая внутреннее давление, температурные деформации, ветровые нагрузки и собственный вес. Материал должен гарантировать успешное прохождение испытаний на герметичность.

Технологичность: пригодность материала к основным видам обработки (сварка, резка, гибка, формовка) с сохранением исходных характеристик в зоне термического влияния.

Экономическая эффективность и доступность: предпочтение отдается материалам, не требующим внедрения новых технологий производства. Рекомендуется использование плакированных сталей или защитных покрытий. Важно минимизировать номенклатуру используемых марок в соответствии с отраслевыми стандартами и внутренними регламентами предприятия.

Список литературы:

1. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчёта химической аппаратуры. Л.: Машиностроение, 1970. - 752 с.
2. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И. Дытнерского. - М.: Химия, 1983-272с., ил.
3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1971.-784 с.