Курсовая работа: Адсорбер периодического действия с неподвижным зернистым слоем адсорбента. Технологическая схема для улавливания паров этилового спирта из воздуха

Адсорберы периодического действия с неподвижным слоем поглотителя имеют различное конструктивное исполнение. В данной, работе представлен адсорбер вертикальный цилиндрический с вертикальным кольцевым слоем адсорбента.

Недостатками вертикального расположения адсорбента является неравномерность слоя по высоте, которая образуется при загрузке, а также в процессе эксплуатации из-за неравномерности усадки от истирания, уноса и других причин. При работе адсорбера через зоны с меньшим сопротивлением проходит большее количество отбросных газов, что ухудшает степень очистки. Неравномерность слоя адсорбента возрастает с увеличением сечения аппарата. Поэтому пропускная способность адсорберов с вертикальным слоем адсорбента обычно не превосходит 1…1,5 м³ /с.

Непрерывность очистки обеспечивают компоновкой адсорберов, одновременно задействованных на различных стадиях процесса, в две группы по три. То есть, в первой группе проходит процесс адсорбции, а во второй группе – последовательно протекают стадии десорбции, сушки, охлаждение адсорбента. При этом суммарная продолжительность стадий десорбции, осушки и охлаждения должна быть равна продолжительности адсорбции.

Процесс начинается с подачи исходной смеси в установку через штуцер для подачи паровоздушной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха (Г). Паровоздушная смесь заполняет пространство между внутренней стенкой корпуса и внешней стенкой перфорированной корзины, содержащей адсорбент – активный уголь АР-А). Затем исходная смесь проникает через слой адсорбента, где протекает процесс массообмена, то есть происходит очищение исходной смеси. Очищенный воздух выводится через центральный нижний штуцер (Д). Полученный в результате процесса конденсат отводят через штуцер (Ж) предназначенный для отвода паров и конденсата при адсорбции, десорбции и для подачи воды. Для проведения процесса при определенной температуре устанавливается термометр в гильзу для термометра (З₁ ). Адсорбент (активный уголь) не способный к регенерации удаляют из перфорированной корзины через разгрузочный люк (К_{5 7} ). Свежий адсорбент загружают в корзину через загрузочный люк (К_{1 4} ).

4. Расчет адсорберов периодического действия

Исходные данные задания № 22:

Расход парогазовой смеси V ₀ = 60000 м³ /ч (при нормальных условиях); температура смеси t = 20 ⁰ С ; давление P = 0,2 МПа ; начальная концентрация этилового спирта в воздухе у_н = 0,008 кг/м³ ; допустимая концентрация паров спирта за слоем адсорбента у_к = 0,0004 кг/м³ . Плотность газовой смеси ρ_г = 1,2 кг/м³ (при нормальных условиях); вязкость газовой смеси μ_г = 2,5∙10^-5 Па∙с . Адсорбент – активный уголь АР-А (насыпная плотность ε = 0,375, эквивалентный диаметр d _э = 0,0015 м ). Тип аппарата – кольцевой адсорбер (наружный диаметр слоя адсорбента D _нар = 3 м , внутренний диаметр D _вн = 1,6 м ).

Решение:

1) Определим необходимое сечение слоя адсорбента

м² ,

где принимаем 0,28

м² ,

где Н = 5,2 м (размер из каталога).

2) Определим необходимое количество адсорбентов

адсорбера.

Для того чтобы обеспечить необходимую рабочую поверхность необходимо 3 абсорбера.

3) Определим высоту единицы переноса

предварительно определим числа Рейнольдса, Прандтля и Нуссельта:

- число Рейнольдса

- число Прандтля

где м² /с (приложение № 7)

т.к. , то число Нуссельта будет рассчитываться по формуле

=> c^-1

м.

4) Построим изотерму адсорбции

β = 0,61 (приложение № 20)

; ;