2.2 Расчёт

Определение количества поглощаемого ацетона (М):

(1)

где Q – расход воздуха (м³/ч);

y_н – начальная концентрация ацетона в воздухе;

C_п – степень поглощения (доли единицы).

M = (1290*0,05*0,96) / ((1-0,05)*22,4) = 61,92/21,28 = 2,9098 кмоль/ч

Начальная концентрация ацетона в воде, подаваемой в верхнюю часть абсорбера, равна 0.

; (2)

где М_в= 18 г/моль = 18 кг/моль

Х_н = 2,9098/(2980/18) = 2,9098/165,5556 = 0,0176 кмоль ацетона/ кмоль воды

Начальная концентрация ацетона в воздухе в нижней части при входе в абсорбер:

; (3)

Y_н= 0,05/(1-0,05) = 0,0526 к_моль ацетона/ к_моль воздуха

Конечная концентрация ацетона на выходе из абсорбера:

; (4)

Y_в= 0,05*(1-0,96)/1-0,05 = 0,002/0,95 = 0,0021 к_моль ацетона/к_моль воздуха

Нахождение движущей силы абсорбции в нижней части абсорбера:

; (5)

где Y_н* находится из уравнения Y_н* = 1,68X_н (6), соответствующего низу абсорбера.

Y_н* = 1,68*0,0176 = 0,0296

∆Y_н= 0,0526 – 0,0296 = 0,0230 к_моль ацетона/к_моль воздуха

Движущая сила в верхней части:

; (7)

∆Y_в= 0,0021 – 0 = 0,0021 к_моль ацетона/к_моль воздуха

Средняя движущая сила:

; (8)

∆Y_ср= 0,023-0,0021 / 2,3*lg(0,0230/0,0021) = 0,0209 / 2,3*1,0395 = = 0,0209 / 2,39085 = 0,0087 к_моль ацетона/к_моль воздуха

Нахождение требующейся поверхности массопередачи:

; (9)

где k_y – коэффициент массопередачи.

F = 2,9098 / 0,0087*0,4 = 2,9098 / 0,00348 = 836,1494 м², т.е. 836 м².

Объём слоя керамических колец (при Ψ = 1):

V = F/σ (10),

где σ = 204 м²/м³ (удельная поверхность насадки).

V = 836/204 = 4,0980 м³ ≈ 4 м³

Определение эффективной скорости газа w_з в точке захлёбывания:

; (11)

где g= 9,8 м/с,

V_св (свободный объём насадки) = 0,74 м³/м³,

ρ_ж (плотность жидкости) = 1000 кг/м³,

(плотность газа), (12)

где ρ₀ (плотность воздуха при нормальных условиях) = 1,293 кг/м³,

Т₀ = 273К,

Т (средняя температура в абсорбере) = 293К;

µ_ж (динамический коэффициент вязкости жидкости) = 1 мПа*с,

L, G – массовые расходы жидкости и газа (кг/ч);

, (13)

А = 0,022 (для насадки из колец и спиралей)

ρ_г = 1,293*(273/293) = 1,293*0,9317 = 1,2047 кг/м³

G = 1290*1,293 = 1667,97 ≈ 1668

Расчёт эффективной скорости газа из уравнения:

lg(*204*1,2047*10,16 / 9,8*0,743*1000) = 0,022 – 1,75* (2980/1668)0,25 * (1,2047/1000)0,125

lg(*245,7588/3971,1952) = 0,022 – 1,75*1,1561*0,4316

lg(*245,7588/3971,1952) = 0,022 – 0,873

lg(*245,7588/3971,1952) = -0,851

*245,7588/3971,1952 = 10-0,851

*0,0619 = 0,1409

= 0,1409/0,0619 = 2,2763

= 1,5087 ≈ 1,5 м/с

Рабочая скорость газа:

; (14)

w = 0,75*1,5 = 1,125 м/с

Нахождение площади поперечного сечения абсорбера:

; (15)

S = 1668/3600*1,125*1,2047 = 1668/4879,035 = 0,3418 ≈ 0,34 м²

(16)

*0,34/3,14 = = 0,66 м

Требуемая высота насадки (H_н):

; (17)

H_н = 4/0,34 = 11,76 м

Выводы

Для очистки воздуха от паров ацетона разработана абсорбционная установка производительностью 1290 м³/ч. При требуемой поверхности массопередачи 836 м², диаметр насадочного абсорбера 0,66 м, высота насадки (керамические кольца размером 29х25х3 мм) – 11,76 м.

Заключение

В данной работе разрабатывалась установка по очистке воздуха от паров ацетона.

В первой части работы был дан литературный обзор: были рассмотрены различные методы очистки воздуха от газообразных примесей, в том числе метод абсорбции, который и был выбран для решения поставленной задачи. Затем были рассмотрены варианты типа абсорбера и абсорбирующего вещества. Также была дана подробная информация по загрязняющему веществу – ацетону: его токсичность, пожаро- и взрывоопасность, воздействие на человека, техника безопасности при работе с ацетоном, а также обзор производств и процессов, в которых он используется.

Во второй части работы был проведён сам расчёт абсорбционной установки для очистки воздуха от паров ацетона. В результате расчёта, среди прочего, были получены значения требуемой поверхности массопередачи, диаметр насадочного абсорбера и высота насадки.

Таким образом, задачи, поставленные в начале работы, были выполнены, а именно:

1. был проведён анализ существующих методов очистки выбросов от газообразных примесей,

2. была рассчитана абсорбционная установка для очистки воздуха от паров ацетона.

Данная установка актуальна для использования на многих производствах, где происходит испарение ацетона, ведь, так как пары ацетона тяжелее воздуха, то в помещениях, где происходит его испарение, создается опасность отравления этими парами.

Библиографический список

1. Белов С.В. Охрана окружающей среды [Электронный ресурс]: § 19. Очистка выбросов от газо- и парообразных примесей / Белов С.В., Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф., Павлихин Г.П., Сивков В.П., Терехин А.С., М. «Высшая школа», 1983 // Зелёная планета. URL.

2. Зубцова И.Л., Загрязнение и защита окружающей среды [Электронный ресурс]: Разработан специалистом отдела освоения, разработки и трансфера электронных образовательных ресурсов Дальневосточного регионального центра новых информационных технологий ДВГТУ - Е.А. Пономаревой / Методы и системы очистки от газообразных примесей. URL:

3. Абсорбер // Холдинговая группа ”Кондор Эко - СФ НИИОГАЗ”. URL: http://www.yk-kondor.ru/catalog/66(дата обращения: 01.05.2014).

4. Абсорбционные аппараты [Электронный ресурс] // Основные процессы химической технологии. URL: http://www.apparats.narod.ru/absorb.htm(дата обращения: 15.05.2014).

5. Ацетон [Электронный ресурс] // Малое предприятие региональный токсиколого-гигиенический информационный центр "ТОКСИ". URL: http://toxi.dyndns.org/base/keton/keton1/Aceton.htm(дата обращения: 27.05.2014).

6. Ацетон технический (диметилкетон) [Электронный ресурс]: ГОСТ 2768-84 // ООО "Химдетрит". URL: http://www.himdetrit.ru/info/chemtech/102/103/(дата обращения: 01.06.2014).

7. Ацетон: химические и физические свойства [Электронный ресурс] // Химический портал ChemPort.Ru. URL: http://www.chemport.ru/chemical_substance_27.html(дата обращения: 01.06.2014)

8. Газообразные выбросы [Электронный ресурс] // Большая энциклопедия нефти и газа. URL: http://www.ngpedia.ru/id624996p1.html(дата обращения: 15.05.2014).

9. Отравления ацетоном [Электронный ресурс] // Медицинский портал EuroLab. URL: http://www.eurolab.ua/encyclopedia/urgent.medica.aid/2466/(дата обращения: 17.05.2014).

10. Отравления бытовые. Ацетон [Электронный ресурс] // Информационный сервер Medkurs.ru. URL: http://www.medkurs.ru/section64/section460/section3341/33856.html(дата обращения: 20.05.2014).

11. Очистка от газообразных примесей[Электронный ресурс]: дата публикации: 2008-07-01 // Промышленная экология, “Природа, город… и мы”. URL:http://nature-life.ru/tehnika-tehnologii/ochistka-ot-gazoobraznyih-primesey.html(дата обращения: 22.05.2014).

12. Очистка промышленных выбросов от токсичных газовых выбросов [Электронный ресурс] // Ecode. URL: http://inforeklog.ru/voprosy-otvety-k-gosekzamenam-po-ekologii-ochistka-promyshlennyx-vybrosov-ot-toksichnyx-gazovyx.html(дата обращения: 23.05.2014).

13. Очистка промышленных выбросов предприятий, производств [Электронный ресурс] // Проектное бюро. URL: http://www.buroproject.ru/catalog/services/1292.html(дата обращения: 19.05.2014)

14. Хемосорбция [Электронный ресурс] // ХиМиК.ру: сайт о химии. URL: http://www.xumuk.ru/bse/2987.html(дата обращения: 19.05.2014)

Размещено на Allbest.ru