Абсорбер - призначення і область застосування

Скачать

Розробка колони абсорбції СО2 виробництва аміаку, що є основним апаратом на стадії очищення газу від двоокису вуглецю. Опис, обґрунтування конструкції апарату призначеного для очищення конвертованого газу. Гідродинамічний, тепловий, механічний розрахунок.

Размер: 670,0 K
Тип: курсовая работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Аммиачный абсорбер
Технология получения сульфата аммония в условиях "Авдеевского КЗХ". Аммиачный абсорбер, его устройство и принцип действия. Вакуум-выпарной кристаллиза...

Класифікація вогнетривів
Карбідкремнієві (карборундові) вогнетриви, їх призначення. Мулітові, мулітокорундові та корундові вироби, область їх застосування. Властивості волокни...

Пристрій множення
Причини для розробки цифрових пристроїв обробки інформації, їх призначення і область застосування. Блок-схема алгоритму роботи. Розробка функціонально...

Розробка автоматичного процесу деталі шатун
Опис конструкції, основні параметри, призначення та область застосування шпонкованої фрези. Поняття, класифікація та конструкторський розрахунок парам...

Адсорбційна установка періодичної дії
Призначення та область застосування установки. Вибір і розробка технологічної схеми процесу поглинання оцтової кислоти. Розрахунок адсорбційної устано...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Міністерство освіти і науки України

Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля

Інститут хімічних технологій (м. Рубіжне)

Факультет хімічних та інформаційних систем

Кафедра машин і апаратів хімічних виробництв

Пояснювальна записка

Абсорбер - призначення і область застосування

2012

Зміст

Вступ

1. Призначення і область застосування

2. Технічна характеристика

3. Опис і обгрунтування конструкції

4. Конструкційні матеріали та покриття

5. Параметричні розрахунки пристрою

5.1 Гідродинамічний розрахунок

5.2 Тепловий баланс

5.3 Тепловий розрахунок

6. Механічний розрахунок

7. Обгрунтування технологічності

8. Організація робіт із застосуванням пристрою

9. Техніко-економічні показники, що очикуються

Бібліографія

Вступ

Незліченну безліч хімічних реакцій здійснила людина в лабораторії і промисловості, але невелике хімічне рівняння:

N2+3H2=2NН3

займає особливе місце в цьому нескінченному ряду.

У 1913 р. вперше був одержаний в промисловому масштабі аміак каталітичним синтезом із азоту і водню. Так була розв'язана найважливіша проблема: проблема зв'язування азоту, яку вже давно намагалися вирішити багато вчених із різних країн. Її рішення давало можливість одержати азот в зв'язаному стані, у вигляді аміаку NН3, який переводився в аммонійні солі, або каталітичним окисленням в азотну кислоту і її солі. А вже із цих продуктів можна було необмежено одержувати всілякі азотвмісні речовини, які такі необхідні буквально у всіх галузях народного господарства.

Приблизно в один і той же час (1775--1780) були проведені перші досліди по зв'язуванню вільного азоту атмосфери. В 1775 р. шведський учений К. Шееле відкрив реакцію зв'язування вільного азоту в ціанід:

Na2CO3 + 4С + N2 = 2NaCN + ЗСО

На підставі цієї реакції згодом, в 1895 р., був розроблений А. Франком і Н. Каро цианомідний метод зв'язування вільного азоту:

СаС2 + N2 = СаСN2 + С

Він набув досить широке поширення, але супроводжувався витратами великих кількостей електроенергії і тому зійшов нанівець.

Паралельно цьому способу зв'язування вільного азоту англійськими вченими Д. Пристли і Г. Кавендишем була відкрита реакція азоту із киснем при сильних електричних розрядах із утворенням оксиду азоту:

N2 + O2 = 2NO

Цей спосіб одержав назву дугового і знайшов деяке розповсюдження з початку XX в. Але вже до 1925 р. його перестали застосовувати через надзвичайну невигоду: в ньому споживалися колосальні кількості енергії, але основна частина затрачуваної енергії витрачалася даремно.

Потреби ж в азотних з'єднаннях зростали. Тому був украй необхідний такий спосіб зв'язування вільного азоту, що був в необмежених кількостях в атмосфері, який міг би задовольнити потреби людського суспільства в з'єднаннях азоту і був би енергетично вигідним.

Спроби синтезу аміаку із азоту і водню робилися багатьма ученими, починаючи із кінця XVI І в., після того, як в 1784 р. найбільший французький учений К. Бертолле встановив його склад (до цього вважали, що до складу аміаку входить так само і кисень).

Але всі ці спроби залишалися безуспішними. Синтез аміаку був здійснений лише на початку XX в. Для цього були причини:

у всіх попередніх роботах був накопичений досвід в цій області до початку XX в. різко збільшилася потреба в азотних речовинах з боку майже всіх галузей економіки, а особливо для виробництва вибухових речовин у зв'язку з війнами величезну роль зіграли успіхи фізичної хімії. Особливо це відноситься до вчення про хімічну рівновагу, розвитку якого сприяли роботи Р. Клаузиуса і А. Вільямсона, Я. Вант-Гоффа і А. Ле-Шателье.

У 1884 р. Я. Вант-Гофф встановив залежність рухомої рівноваги від зміни температури: кожна рівновага між двома різними перебуваннями речовини (системами) зміщується при пониженні температури у бік тієї із двох систем, при утворенні якій виділяється теплота. А. Ле-Шателье розповсюдив цей принцип на зміну концентрації речовин, на зміну тиску і т.д. В 1888 р. А. Ле-Шателье, вивчаючи вплив тиску на хімічні реакції, сформулював той, що став потім відомим принцип. За цим принципом всяка физико-хімічна система прагне зберегти перебування рівноваги і на всі процеси, діючі на неї ззовні, відповідає такими процесами зсередини системи, які прагнуть знищити цю зовнішню дію. Відтепер можна було передбачати напрям будь-якого хімічного процесу.

Таким чином, грунтуючись на закономірностях, встановлених Я. Вант-Гоффом, і особливо А. Ле-Шателье, можна було правильно визначити оптимальні термодинамічні умови проведення хімічного процесу, тобто при якому тиску і температурах краще всього проводити той або інший хімічний процес.

Це було дуже важливим для здійснення багатьох хімічних реакцій в промисловості, і в першу чергу синтезу аміаку.

По рівнянню реакції:

N2+3H2==2NН3

видно, що вона проходить із різким зменшенням об'єму (в 2 рази). Отже, за принципом Ле-Шателье для проведення цього процесу необхідний високий тиск.

Далі, ця реакція екзотермічна, отже, вихід аміаку буде тим більше, чим нижче температура. Звідси стає ясним, в якому напрямі повинен був вестися пошук оптимальних умов синтезу аміаку.

На початку XX в. і почалися посилені дослідження учених, особливо в Німеччині, де їх проводили найвідоміші учені Вальтер Нернст і Фріц Габер. Вони були крупними фізико-хіміками, термодинаміками (відомий третій закон термодинаміки Нернста, так звана “теплова” теорема). Дослідження реакції азоту із воднем під тиском були для них не випадкові, оскільки ця реакція давала багатющий матеріал для вивчення термодинамічних законів. Крім того, не можна забувати, що на початку XX в. Німеччина готувалася до війни; треба враховувати і потреби сільського господарства, що розвивається. Тому в Німеччині особливо гостро ставилася проблема зв'язування вільного азоту, і вона була вирішена саме в цій країні. Значення ж робіт вчених інших країн, і зокрема Франції, також велике, оскільки без відкриттів А. Ле-Шателье, наприклад, було б набагато важче вирішити задачу з'єднання азоту із воднем. Тому хоча каталітичний синтез аміаку і народився в Німеччині, але, по суті справи цей спосіб зв'язування азоту інтернаціональний. Це дуже важливо.

Безпосереднім же творцем процесу каталітичного синтезу аміаку, який потім можна було здійснити в промисловості, став Фріц Габер. Він проводив дослідження спочатку в Карлсруе, а потім в Берліні і присвятив синтезу аміаку значну частину свого життя.

Роботи Ф. Габера по синтезу аміаку почалися в 1904 р. В період 1907--1909гг. він сконструював спеціальний маленький контактний апарат, де застосував підвищений тиск; був підібраний також осмієвий каталізатор. Розроблений процес був рекомендований для промислового виробництва аміаку. Відбулося це так. Керівники Баденського анілінового і содового заводу ще не могли передбачити, що досліди Ф. Габера мали велике промислове значення. 2 липня 1909 г.Ф. Габер демонстрував свої досліди по синтезу аміаку представникам цього заводу К. Бошу і А. Мітташу. Але дослід спочатку не вдавався, і К. Бош виїхав. Пополудні досліди були початі знову, і аміак був одержаний.

Хоча роботи по синтезу аміаку і були передані у виробництво, але технічне здійснення цього процесу на заводі зустріло ще дуже багато труднощів. Проте на початку 1910 р. Ф. Габер вже міг із правом сказати, що “відтепер відкрита дорога розвитку нової індустрії”.

На основі маленького контактного апарату, вживаного Ф. Габером, К. Брш розробив оригінальний контактний апарат для промислових умов. Всіма роботами по упровадженню синтезу аміаку в промисловість керував К. Бош. Ці роботи почалися в жовтні 1910 р., а на початку 1911г. виробництво аміаку на дослідній установці стало вже регулярним. За весь 1911 рік кількість одержаного аміаку досягла 11 000 кг. Протягом 1912 р. розмір контактного апарату (або печі) поступово виріс до 4 м в довжину і місткістю до 30 кг контактної маси (каталізатора).

Оскільки в тих термодинамічних умовах, при яких положення хімічної рівноваги найбільш сприяє виходу аміаку, азот і водень вступають в реакцію тільки у присутності каталізатора, то проблема пошуку кращих каталізаторів для синтезу аміаку з самого початку його промислового становлення мала першорядне значення.

Каталізаторами для синтезу аміаку займалася група співробітників на чолі з А. Мітташем. Вони рекомендували залізні каталізатори із добавками різних оксидів. Кращим каталізатором виявився залізний каталізатор із добавками оксидів алюмінію і калія:

Fe + Аl2O3 + К2О

Він є основою і сучасних каталізаторів синтезу аміаку.

Одночасно з роботою досвідчено-промислової установки почалося будівництво першого в світі заводу каталітичного синтезу аміаку в м. Оппау. 9 вересня 1913г. завод почав пра...