Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi

Universitatea Tehnica Gheorghe Asachi din Iasi Facultatea de Inginerie Chimica si Protectia Mediului

Specializarea: I.S.A.P.M Proiect Fenomene de Transfer Indrumator: Sef lucrari: Inginer Lisa CatalinRealizat de student: Graur MariusGrupa: 2301 AAnul: III

An universitar: 2013-2014

Tema Proiectului :Proiectarea instalatiei de separare prin absorbtia in apa a

amoniacului dintr-un amestec gazos aer-amoniacCuprins:Capitolul I:Tema de proiectare

1.1.Titlul temei de proiectare

2.2.Prezentarea temeiCapitolul II: Procese tehnologice de fabricatie.Procesul tehnologic adoptat

Capitolul III: Dimensionarea utilajelor

3.1.Alegerea tipului de coloana

3.2.Bilant de materiale

3.3.Bilant termic la absorbtie si desorbtie

3.4.Calculul diametrului coloanei de absorbtie

3.5.Calculul inaltimii coloanei de absorbtie

3.6.Dimensionarea izolatiei termice la coloana de desorbtie

3.7.Dimensionarea racordurilor

3.8.Dimensionarea rezervorului

3.9.Dimensionarea pompei centrifuge

3.10.Dimensionarea ventilatorului

Capitolul IV:Consumul de materii prime auxiliare si utilitati

Capitolul V:Aparate de masura, control si automatizare

Capitolul VI:Norme de protectie a muncii

Capitolul VII:Amplasarea, montajul si expoatarea instalatiei

Capitolul VIII:Piese desenate-plansa

Capitolul IX:Bibliografie

Capitolul I: Tema Proiectului1.1.Titlul temei de proiectareProiectarea instalatiei de separare prin absorbtia in apa a amoniacului dintr-un amestec gazos aer-amoniac.

1.2.Prezentarea temeiSa se proiecteza o instalatie pentru separarea amoniacului dintr-un amestec gazos aer-amoniac.

Procedeul va presupune si desorbtia amoniacului.

Se dau urmatoarele date de proiectare:

Debitul de amestec gazos prelucrat: Mv=3800 m3/h

Compozitia initiala a amestecului gazos: yi=4.5% moli

Gradul de separare al amestecului: =0.95 Coeficientul de exces al absorbantului: =1.4 Concentratia amoniacului in absorbantul initial: xi=0

Presiunea de lucru in coloana de absorbtie: p=1 atm

Presiunea agentului de antrenare (abur): pabur=1 ata

Tempeartura absorbantului la intrarea in coloana de desorbtie: T=60C

Instalatia va fi amplasata pe o platforma industriala existenta si va beneficia de toate utilitatile necesare, cum ar fi: apa curenta, canalizare, ventilatie, current electric.

Instalatia poate fi automatizata si va functiona in regim continuu 300 zile pe an, in 3 schimburi a 8 ore.

Schita instalatiei pentru separare este urmatoarea:

1-ventilator

2-coloana de absorbtie

3-rezervor solutie amoniacala

4-pompa pentru solutie amoniacala

5-recuperator de caldura

6-coloana de desorbtie

7-rezervor pentru absorbant

8-pompa pentru absorbant

Figura 1: Schita instalatiei prin absorbtieFunctionarea instalatieiAmestecul gazos aer-amoniac este introdus in suflanta (1) in partea inferioara la coloana de absorbtie (2). Absorbantul (apa) se introduce pe la partea superioara a coloanei asigurandu-se circulatia in contracurent.

Gazele, aerul sunt evacuate in atmosfera. Lichidul rezultat la partea inferiaoara a coloanei este depozitat temporar in rezervorul (3) de unde cu ajutorul pompei (4) este trimis la partea superioara a coloanei de desorbtie (6), dupa o preincalzire pana la temperature de 60C, in recuperatorul de caldura (5).

Desorbtia se realizeaza prin antrenarea cu abur la presiunea de 1 ata.

Gazele rezultate (NH3+abur) parasesc coloana de desorbtie de la partea superioara si dupa o separare a picaturilor de apa in separatorul (9) sunt utilizate intr-o alta instalatie.

Absorbantul care rezulta la partea inferioara a coloanei (6) cedeaza o partea din caldura in recuperatorul (5) si este depozitat in rezervorul (7). De aici folosindu-se pompa centrifuga (8) este trimis pe la partea superioara a coloanei de absorbtie (2) .

Capitolul II:Procese tegnologice de fabricatie.Procesul tehnologic adoptatSepararea NH3 din amestecul gazos initial constituit din aer si ammoniac se realizeaza prin absorbtie in apa intr-o coloana.

Absorbtia este operatia prin care unul sau mai multi component dintr-un amestec gazos se separa intr-un lichid selective in care componentii nu se dizolva.

Operatia inversa, prin care un gaz dizolvat intr-un lichis trece in faza gazoasa se numeste desorbtie.

Clasificare:

a) Dupa natura interactiunilor care intervin intre moleculele de absorbant si moleculele substantei absorbite: -absorbtie fizica

-chemosorbtie

b) Dupa natura si numarul straturilor molecular care acopera suprafata: -monostrat

-multistrat

c) Dupa gradul de localizare al moleculelor de absorbtie: -absorbtie localizata

-absorbtie nelocalizata

d) Dupa mobilitatea moleculelor absorbite: -absorbtie mobile

-absorbtie nemobila

Scopul absorbtiei:

Indepartarea unui component nedorit dintr-un amestec gazos;

Recuperarea unui component valoros dintr-un amestec gazos;

Realizarea unei reactii in sistemul gaz-lichid.

Capitolul III: Dimensionarea utilajelor3.1. Alegerea tipului de coloanaAlegerea tipului de coloana cu talere sau cu umplutura depinde de mai multi factori, care au fost grupati in:

Caracteristici constructive

Factori hidrodinamici

Caracteristicile fazelor participante

Caracteristicile constructive:

a. Dimensiuni principale (inaltime, diametru):

-la coloanelecu umplutura, spatial sunt delimitate pe inaltime (coloana cu umplutura necesita o inaltime mai mica decat o coloana cu talere);

-la coloanele cu talere, spatial sunt limitate pe orizontal (coloanele cu talere necesita un diametru mai mic decat coloanele cu umplutura).

b. Conexiuni laterale:

-coloanele laterale cu umplutura nu necesita scoaterea sau introducerea intermediara a unui lichid sau gaz;

-la coloanele cu talere este necesara scoaterea sau introducerea intermediara a unui lichid.

c. Curatarea coloanei:

-la coloanele cu umplutura, curatarea se face numai in perioada reviziilor anuale si cinsta in scoaterea umpluturii, sortarea si apoi spalarea ei.

-la coloanele cu talere, curatarea coloanei trebuie efectuata periodic.

d. Costul coloanei:-coloanele cu umplutura sunt folosite pentru diametrele pana la 0.75 m;

-coloanele cu talere sunt folosite la diameter mai mari de 1.35 m.

Factori hidrodinamici:1) Debitele celor 2 fluide:

-la coloanele cu umplutura debitele de lichid si de gaz sunt prea mari;

-la coloanele cu talere debitele sunt variabile.

2) Caderea de presiune:

-la coloanele cu umplutura se impune o cadere de presiune mica;

-la coloanele cu talere caderile de presiune sunt mai mici.

3) Viteza de curgere:

-in coloanele cu umplutura faza gazoasa se gaseste in miscare turbulent rezultand un transfer de masa bun, in care viteza transferului de masa este determinate de transferul prin faza gazoasa;

-la coloanele cu talere, faza lichida se gaseste in miscare turbulent favorizand sistemul in care viteza transferului de masa este determinate de rezistenta fazei lichide.

Caracteristicile fazelor participante:

1. Sisteme corozive:

-este mai usor si mai ieftin sa se construiasca o coloana cu umplutura din materiale rezistente la coroziune decat o coloana cu talere, care presupune un cost foarte ridicat;

2. Sisteme care spumeaza:

-la coloanele cu umplutura pentru sistemele care spumeaza dataorita barbotarii in lichid se formeaza pe talere o emulsie fina gaz-lichid formata din picaturi de lichid sis puma, care determina o uniformizare a concentratiei in coloana si prin urmare o scadere a eficientei;

3. Sistemele care contin solid:

-coloanele cu umplutura sunt sisteme care nu contin solide;

-coloanele cu talere sunt sisteme care contin solide in concentratie mare;

4. Sisteme termostabile:

-coloanele cu umplutura sunt sisteme stabile din punct de vedere termic;

-coloanele cu talere sunt sisteme,care nu prezinta stabilitate din punct de vedere termic;

5. Sisteme vascoase:

-coloanele cu umplutura sunt sisteme cu vascozitate mare;

-coloanele cu talere sunt sisteme cu vascozitate mica;

6. Sisteme cu degajari de caldura:

-la coloanele cu umplutura se monteaza dispositive pentru colectare si redistribuire, sisteme cu degajari meinsemnate de caldura la absorbtie;

-la coloanele cu talere se monteaza serpentine de racier pe talere, care favorizeaza absorbtia.

3.2. Bilantul de material

Operatia de absorbtie presupune existent a doua faze gazoase si lichida. Care sunt constituite din unul sau mai multi component.

Pentru simplificarea bilantului de materiale se considera faza gazoasa formata din componentii A si B, A fiind solutul si B solitul, iar faza lichida din componentul A provenit din faza gazoasa si B fiind absorbantul.

Figura 2:Coloana de absorbtie cu fluxurile de material care intra in procesul de absorbtieL-debitul de absorbant in faza lichida (Kmoli apa/h)

G-debitul de gaz inert (aer) ce trece prin coloana (Kmoli aer/h)

Xi-raportul molar intre solut si absorbant, intre ammoniac si apa la iesire din coloana

Yi-raportul molar intre solut si inertul gazos amoniac si aer la intrare in coloana

Yf-raportul molar intre solut si inertul gazos amoniac si aer la iesirea din coloana

Ecuatia de bilant: NA=G(Yi-Yf)=L(Xf-Xi)Capitolul IV: Consumul de materii prime auxiliare si utilitatiMateria prima reprezinta un ansamblu de material destinat prelucrarii intr-o alta instalatie industriala in vederea obtinerii unui produs. Industria chimica utilizeaza materii prime de diferite proveniente, acestea putand fi:

Materii prime naturale

Materii prime fabricate industrial

Produse secundare ale industriei chimice

Utilitati:

Apa, aburul,gazelle inerte si energia electrica folosite in industria chimica sunt usual inglobate in denumirea de utilitati.

1. ApaIn functie de utilitatea pe care o are, apa se imparte in mai multe categorii:

Apa tehnologica

Apa de racier

Apa potabila

Apa de incendiu

Apa de incalzire

Apa de racire poate proveni din fantani de adancime, temperatura ei mentinandu-se intre 10-15C in tot timpul anului sau apa de la turnurile de racire se recicleaza, avand temperatura in timpul verii de 25-30C.

Pentru evitarea formarii crustei, temperature apei de iesire din aparate nu trebuie sa depaseasca 50C.

Racirile de apa industriala se pot realize pana la 35-40C.Apa ca agent de racire poate fi:

Apa calda cu T