Тепловую  нагрузку определяем по формуле:

Q = G_i*C_i*(t_iн – t_iк), i =1,2    (59)

где G_i– расход теплоносителя, кг/с;

C_i – теплоемкостьтеплоносителяДж/кг*К;

t_iн,t_iк– начальная и конечная температура.

Q = 6,158*4187*(80 – 31) = 1263393,8 кВт.

      Средняя разность температур:

     (60)

      Для определения Δt_б и Δt_мсоставим схему:

100^оС =====> 50^оС – вода из ректификационной колонны (десорбера)

80 ^оС<===== 31 ^оС – смесь NH3 c водой, тогда

Δt_б = 20 ^оС и Δt_м = 19 ^оС. 

     Следовательно:

      20 град.

     Примем  ориентировочное значение Re = 15000, что соответствует развитому турбулентному режиму течения в трубах. Очевидно, такой режим возможен в теплообменнике, у которого число труб, приходящиеся на один ход, равно:

для труб диаметром d_н = 20*2 мм:

      ;        (61)

для труб диаметром d_н = 25*2 мм:

      .        (62)

     Поскольку в качестве теплоносителя идет вода, то примем минимальное ориентировочное  значение коэффициента теплоотдачи, соответствующее  турбулентному течению: К_ор = 800 Вт/м²*К. [1, c.47].

     При этом ориентировочное значение поверхности  теплообмена составит:

,       (63)

м².

      Из  таблицы “Параметры кожухотрубных  теплообменников и холодильников” [1, c.51] выбираем теплообменник с диаметром кожуха 600 мм, диаметром труб 20*2 мм, шестиходовой, с общим числом труб 316 штук, поверхность теплообмена 79 м², при длине труб 4 м.

6.7 Подбор холодильников

      В данной технологической схеме необходимы два холодильника:

     первый - для охлаждения регенерированной воды, которая затем подаётся в  абсорбер;

     второй- для охлаждения конденсата.

     Подберём  сначала холодильник для охлаждения регенерированной воды.

     Холодильник нужен для охлаждения воды из подогревателя, которая затем перекачивается в  ёмкость и подаётся в абсорбер. Эту воду направляем в трубное  пространство, а холодную воду в  межтрубное пространство.

     Тепловая  нагрузка определяется по формуле (59):

Q = 6,158*4187*(50-25) = 471037,5Вт.

     Среднюю разность температур находим из формулы (60). Для определения Δt_б и Δt_м составим схему:

     50⁰С =====> 25⁰С - вода из подогревателя;

     40⁰С =====> 20°С - вода в межтрубном пространстве;

     Δt_б = 10 ⁰С и Δt_м = 5 ⁰С

7,21град.

     Аналогично  как в подогревателе примем Re = 15000 (турбулентный режим). Такой режим возможен в теплообменнике у которого число труб равно: для труб диаметром dн = 20*2 мм; n/z = 25 (формула (61)), для труб  dн = 25*2 мм; n/z = 19 (формула (62)).

     

     В нашем случае теплоноситель - вода, то ориентировочное значение коэффициента теплоотдачи К_ф= 800Вт/м²*К. Откуда по формуле (63) находим F_op:

F_op = 471037,5/800*7,21 = 61,67м².

     Из  таблицы "Параметры кожухотрубчатых  теплообменников" [1, с.51] выбираем холодильник  с диаметром кожуха 600 мм, диаметр  труб 25*2 мм, одинаковый, с общим числом труб равным 257, поверхность теплообмена 51 м². Длина труб 4 м.

     Подберём холодильник  для охлаждения конденсата.

     Эту воду направляем в трубное пространство, а холодную воду в межтрубное пространство.

     Тепловая  нагрузка определяется по формуле (59):

Q = 6,158*4187*(60-25) = 902424,4Вт.

     Среднюю разность температур находим из формулы (60). Для определенияΔt_б и Δt_м составим схему:

      96 оС =====> 60 oC – вода из десорбера;

      40 оС =====> 20 oC – вода в межтрубном пространстве;

     Δt_б = 56⁰С и Δt_м = 40⁰С.

48град.

     В нашем случае теплоноситель - вода, то ориентировочное значение коэффициента теплоотдачи Кф = 800Вт/м²*К. Откуда по формуле (63) находим Fop:

Fop = 902424,4/800*11 = 102,5м².

     Из  таблицы "Параметры кожухотрубчатых  теплообменников" [1, с.51] выбираем холодильник  с диаметром кожуха 800мм, диаметр  труб 25*2мм, одинаковой, с общим числом труб равным 465, поверхность теплообмена 109м². Длина труб 3м.

6.8 Подбор конденсатоотводчика.

     Для отвода конденсата и предотвращения проскока пара ставят конденсатоотводчики. Расчёт поплавкового конденсатоотводчика  состоит в определении диаметра условного прохода D_y по максимальному коэффициенту пропускной способности К.

     Требуемое значение коэффициента пропускной способности  определяют по формуле:

,      (64)

где G - расход водяного конденсата, т/ч;

Δр - перепад давлений, мПа.

     Расход  водяного пара примем равным расходу  воды 6,158кг/с или 16,2т/ч.

     Перепад давленийΔр равен разности давления в десорбере и атмосферным давлении. Давление в десорбере равно давлению в абсорбере и равно 0,101308* 10⁶Па.

 т/ч.

     Из  приведённых значений в [1, с.56] видно, что К = 3,29 лежит между К=2,5 и  К = 4,0. Интерполяцией этих значений находим, что диаметр условного  прохода D_y = 36мм.

7 Подбор фланцевых  соединений

     В аппаратах химических производств  фланцы являются одним из наиболее распространённых и ответственных  соединений. Правильный их выбор в  значительной степени предопределяет надёжную работу сосудов и аппаратов. Фланцы к аппаратам и штуцерам выбирают по соответствующим стандартам по условному проходу, условному  давлению, а также в зависимости  от температуры среды.

     В нашем случае необходимо подобрать  фланец для штуцера газовой смеси  и жидкости.

     Так как рабочее давление 0,101мПа, то примем условное давление ρу = 0,25мПа. Диаметр  трубопровода для газовой смеси  равен 404мм, для жидкости (абсорбента)- 52мм.

     Из  таблицы "Типы и основные параметры  фланцев для штуцеров аппаратов (машин), арматуры, соединительных частей и трубопроводов" [5, с.79] выбираем стальной плоский приварной фланец по ГОСТ 12820-80С с условным давлением 0,25мПа, только для газовой смеси  условный проход D_y равен 404мм, а для абсорбента D_y равен 52мм. 
 
 
 
 
 
 

Заключение

     В данном курсовом проекте была предложена технологическая схема абсорбционной  установки для извлечения аммиака  из смеси с воздухом водой. В результате произведённых расчётов была выбрана  колонна, стандартный диаметр которой 2000 мм, с упорядоченно загруженной  насадкой – керамические кольца Рашига. Также было рассчитано дополнительное оборудование: трубопроводы, насосы, ёмкость, вентилятор, ректификационная колонна, подогреватель, холодильник.

     Предусмотрены мероприятия по экономии энергии  и охране окружающей среды: вода направляется снова в производство – циклический  метод.

     Санитарная  очистка отходящих отходов газов  от аммиака трудна и дорого стоит.

     Также, при извлечении NH₃ из коксового газа путём промывки водой в раствор переходят и некоторые другие соединения, содержащиеся в этом газе. Выделение NH₃ из полученной аммиачной воды обычной десорбцией невозможно, так как нелетучие соединения аммония останутся в растворе. Обычно NH₃ выделяют в две стадии.

     Аналогичную схему выделения NH₃ из фильтровой жидкости применяют в содовом производстве под названием дистилляция. 
 
 
 
 

Список  использованных источников

1. Основные  процессы и аппараты химической  технологии: Пособие по проектированию  / Г.С.Борисов, В.П.Брыков, Ю.И.Дытнерский  и др.-М.: Химия, 1991. - 496с.

2. Касаткин  А.Г. Основные процессы и аппараты  химической технологии - М.: Химия, 1971. - 784с.

3. Павлов  К.Ф. Примеры и задачи по  курсу процессов и аппаратов  химической технологии / К.Ф.Павлов, П.Г.Романков, А.А.Носков - Л.: Химия, 1987. - 576с.

4. Рамм  В.М. Абсорбция газов - М.: Химия, 1976. - 656с.

5. Амелин  А.Г. Технология производства  серной кислоты - М.: Химия, 1971. -496с.

6. Кувшинский  М.Н. Курсовое проектирование  по предмету "Процессы и аппараты химической технологии"/М.Н.Кувшинский, А.Г.Соболева - М.: Высшая школа, 1980. - 223с.

7. Плановский  А.Н. Процессы и аппараты химической  технологии / А.Н.Плановский, В.М.Рамм, С.З.Колан - М.: Химия, 1988.-848с.

8. Лащинский  А.А. Основы конструктирования и расчета химической аппаратуры. Справочник / А.А.Лащинский, А.Р.Толчинский - М. - Л.: Машгиз, 1963.-470с.

9. Альперт  Л.З. Основы проектирования химических  установок: Учеб. Пособие для учащихся техникумов - М.: Высшая школа, 1982. - 304с. 
 

10. Краткий  справочник Физико-химических величин  / А.А.Равдель, А.М.Понамарева - Л.: Химия, 1983. - 232с.

11. Домашнев  А.Л. Конструктирование и расчет  химических аппаратов - М.: Машгиз, 1961.-624с.