Этанол буларын сумен сіңіруге арналған абсорбция процесінің қолданылуы
КІРІСПЕ
1. Әдеби шолу
1.1 Шикізат өнім сипаттамасы
2.Технологиялық бөлім
2.1Технология схема сипаттамасы
2.2 Аппараттың конструктивті материалдарын таңдау
3 Технологиялық есептеулер
3.1 Материалдық баланс
4. Негізгі аппараттарды таңдау
4.1 Қондырғыдағы қауіпсіздік ережелері
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
1. Әдеби шолу
1.1 Шикізат өнім сипаттамасы
2.Технологиялық бөлім
2.1Технология схема сипаттамасы
2.2 Аппараттың конструктивті материалдарын таңдау
3 Технологиялық есептеулер
3.1 Материалдық баланс
4. Негізгі аппараттарды таңдау
4.1 Қондырғыдағы қауіпсіздік ережелері
ҚОРЫТЫНДЫ
ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР
Абсорбция – сұйық сіңіргіш (абсорбент) пен газды қоспаның құрамындағы компоненттерді селективті сіңіру процесі. Абсорберде компонент газды фазадан сұйық фазаға өтеді.
Абсорбция процесі химиялық, мұнайхимиялық, фрамацевтикалық, технологиялық процестердің негізін құрайды. Абсорбция бинарлы және көпкомпонентті газ қоспалардан компоненттерді сұйықпен, яғни абсорбентпен сіңіріп алу жолымен өтетін процесс. Абсорбция процесі екіге бөлінеді: химиялық абсорбция (хемосорбция) және физикалық абсорбция. Химиялық абсорбция кезінде абсорбирленетін компонент сұйық фазада химиялық байланыс түрінде байланысады. Химиялық өзара әсерлесу, яғни сіңірілетін зат пен сорбенттің әсерлесуі жүреді. Ал физикалық абсорбция кезінде газ бен сұйықтың еруі химиялық реакциямен жүрмейді.
Бұл курстық жобада этанол буларын сумен сіңіруге арналған абсорбция процесінің қолданылуы қаратырылады, яғни абсорбция процесі этанол алу өндірісінде негізгі процестердің бірі болып табылады.
Абсорбция процесі қайтымды болғандықтан ол сұйықтардағы газ ерітінділерін алумен қатар газ қоспаларын бөлу үшін де қолданылады. Бұл кезде газ қоспасынан газдың бір немесе бірнеше компоненттерін сіңіруді абсорбенттен сіңірілген компоненттерді бөлуді, яғни десорбцияны жүргізу қажет.Сіңірілген компонентті бөліп алу процесі – десорбция деп аталады. Бұл процесс газдарды тазартуда кеңінен қолданылады және оның бірнеше себептері бар. Соның ішінде курстық жобаның тақырыбына сай, шығарылған газдардан көбіне бағалы заттардың жоғалуының алдын алуда қолданылатын абсорциялық процесс. Абсорбциялық процестер химиялық өндірісте кеңінен қолданылады: газдың сұйықтықта сіңірілуде дайын өнім алуда; бір немесе бірнеше бағалы компонентті қоспалардың газ қоспасынан бөлінуі; газдарды қауіпті компоненттерден тазартуда.
Берілген курстық жобаның мақсаты: бір немесе бірнеше компонентті қоспалардың газ қоспаларынан бағалы заттарды бөліп алу. Газ қоспасынан бағалы заттарды сіңіріп алу оны ары қарай өндірісте қолдану үшін қажет.
Абсорбция процесі химиялық, мұнайхимиялық, фрамацевтикалық, технологиялық процестердің негізін құрайды. Абсорбция бинарлы және көпкомпонентті газ қоспалардан компоненттерді сұйықпен, яғни абсорбентпен сіңіріп алу жолымен өтетін процесс. Абсорбция процесі екіге бөлінеді: химиялық абсорбция (хемосорбция) және физикалық абсорбция. Химиялық абсорбция кезінде абсорбирленетін компонент сұйық фазада химиялық байланыс түрінде байланысады. Химиялық өзара әсерлесу, яғни сіңірілетін зат пен сорбенттің әсерлесуі жүреді. Ал физикалық абсорбция кезінде газ бен сұйықтың еруі химиялық реакциямен жүрмейді.
Бұл курстық жобада этанол буларын сумен сіңіруге арналған абсорбция процесінің қолданылуы қаратырылады, яғни абсорбция процесі этанол алу өндірісінде негізгі процестердің бірі болып табылады.
Абсорбция процесі қайтымды болғандықтан ол сұйықтардағы газ ерітінділерін алумен қатар газ қоспаларын бөлу үшін де қолданылады. Бұл кезде газ қоспасынан газдың бір немесе бірнеше компоненттерін сіңіруді абсорбенттен сіңірілген компоненттерді бөлуді, яғни десорбцияны жүргізу қажет.Сіңірілген компонентті бөліп алу процесі – десорбция деп аталады. Бұл процесс газдарды тазартуда кеңінен қолданылады және оның бірнеше себептері бар. Соның ішінде курстық жобаның тақырыбына сай, шығарылған газдардан көбіне бағалы заттардың жоғалуының алдын алуда қолданылатын абсорциялық процесс. Абсорбциялық процестер химиялық өндірісте кеңінен қолданылады: газдың сұйықтықта сіңірілуде дайын өнім алуда; бір немесе бірнеше бағалы компонентті қоспалардың газ қоспасынан бөлінуі; газдарды қауіпті компоненттерден тазартуда.
Берілген курстық жобаның мақсаты: бір немесе бірнеше компонентті қоспалардың газ қоспаларынан бағалы заттарды бөліп алу. Газ қоспасынан бағалы заттарды сіңіріп алу оны ары қарай өндірісте қолдану үшін қажет.
1. Ю.И. Дытнерский «Основные процессы и аппараты химической технологии», Изд. «Химия» 1983г.
2. И.А.Александров, «Ректификационные и абсорбционные аппараты», Изд. «Химия»,1965г.
3. А.Г.Касаткин, А.Н.Плановский, О.С. Чехов, «Расчет тарельчатых ректификационных и абсорбционных аппаратов», Стандартгиз, 1961г.
4. Коллоные аппараты из стали и чигуна. Отраслевые нормали НИИХим-машина, 1964г.
5. И.Л.Иоффе, Проектирование процессов и аппаратов химической технологии, 1961 г.
6. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков, Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, 1970 г.
2. И.А.Александров, «Ректификационные и абсорбционные аппараты», Изд. «Химия»,1965г.
3. А.Г.Касаткин, А.Н.Плановский, О.С. Чехов, «Расчет тарельчатых ректификационных и абсорбционных аппаратов», Стандартгиз, 1961г.
4. Коллоные аппараты из стали и чигуна. Отраслевые нормали НИИХим-машина, 1964г.
5. И.Л.Иоффе, Проектирование процессов и аппаратов химической технологии, 1961 г.
6. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков, Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, 1970 г.
КІРІСПЕ
Абсорбция - сұйық сіңіргіш (абсорбент) пен газды қоспаның құрамындағы компоненттерді селективті сіңіру процесі. Абсорберде компонент газды фазадан сұйық фазаға өтеді.
Абсорбция процесі химиялық, мұнайхимиялық, фрамацевтикалық, технологиялық процестердің негізін құрайды. Абсорбция бинарлы және көпкомпонентті газ қоспалардан компоненттерді сұйықпен, яғни абсорбентпен сіңіріп алу жолымен өтетін процесс. Абсорбция процесі екіге бөлінеді: химиялық абсорбция (хемосорбция) және физикалық абсорбция. Химиялық абсорбция кезінде абсорбирленетін компонент сұйық фазада химиялық байланыс түрінде байланысады. Химиялық өзара әсерлесу, яғни сіңірілетін зат пен сорбенттің әсерлесуі жүреді. Ал физикалық абсорбция кезінде газ бен сұйықтың еруі химиялық реакциямен жүрмейді.
Бұл курстық жобада этанол буларын сумен сіңіруге арналған абсорбция процесінің қолданылуы қаратырылады, яғни абсорбция процесі этанол алу өндірісінде негізгі процестердің бірі болып табылады.
Абсорбция процесі қайтымды болғандықтан ол сұйықтардағы газ ерітінділерін алумен қатар газ қоспаларын бөлу үшін де қолданылады. Бұл кезде газ қоспасынан газдың бір немесе бірнеше компоненттерін сіңіруді абсорбенттен сіңірілген компоненттерді бөлуді, яғни десорбцияны жүргізу қажет.Сіңірілген компонентті бөліп алу процесі - десорбция деп аталады. Бұл процесс газдарды тазартуда кеңінен қолданылады және оның бірнеше себептері бар. Соның ішінде курстық жобаның тақырыбына сай, шығарылған газдардан көбіне бағалы заттардың жоғалуының алдын алуда қолданылатын абсорциялық процесс. Абсорбциялық процестер химиялық өндірісте кеңінен қолданылады: газдың сұйықтықта сіңірілуде дайын өнім алуда; бір немесе бірнеше бағалы компонентті қоспалардың газ қоспасынан бөлінуі; газдарды қауіпті компоненттерден тазартуда.
Берілген курстық жобаның мақсаты: бір немесе бірнеше компонентті қоспалардың газ қоспаларынан бағалы заттарды бөліп алу. Газ қоспасынан бағалы заттарды сіңіріп алу оны ары қарай өндірісте қолдану үшін қажет.
1. Әдеби шолу
Абсорбция абсорбент көмегімен газ немесе бу - газ қоспаларынан газдар немесе буларды сіңіру процесі. Қазіргі уақытта өндірісте абсорбция процестерін ең алдымен газ қоспаларынан бағалы компоненттерді бөліп алу үшін немесе бұл қоспаларды зиянды заттардан тазарту үшін қолданады.
Абсорбциялық процестер химиялық технологияда кең таралған және бірқатар маңызды өндірістердің негізгі технологиялық сатысы болып табылады. Сондай маңызды процесстің бірі акрилонитрил өндірісіндегі реакциялық газдардан ацетонитрилды бөліп алу кезінде де абсорбциялау процесі кең қолданыста. Сонымен қатар, абсорбциялық процестер атмосфераға шығарылатын газдарды зиянды қоспалардан саниториялық тазарту кезінде (мысалы, газдарды фторлы қосылыстардан тазарту, өндірісте бөлінетін минералды қоспалардан тазарту, т.б.) қолданылатын негізгі процесс болып табылады.
Абсорбция процесі қайтымды, сондықтан ол сұйықтардағы газ ерітінділерін алумен қатар газ қоспаларын бөлу үшін де қолданылады. Абсорбция кезіндегі газ қоспасының компоненттерінің сіңірілуі жылудың бөлінуімен жүреді.
Абсорбциялық процесстерді жүзеге асыратын аппараттарды абсорберлер деп атайды. Абсорбция процесі фазалардың жанасу бетінде өтетін болғандықтан, абсорберлердегі сұйық пен газдың арасындағы жанасу үлкен болуы керек. Осы беттің түзілу тәсілдеріне байланысты абсорберлерді шартты түрде төмендегі түрлерге бөлуге болады: 1) бетті және қабықшалы; 2) насадкалы; 3) барботажды (табақшалы); 4) шашыратпалы. Аппараттың көпшілік түрлері басқа масса алмасу процесстерін (ректификация, экстракция және т.б.) өткізуге қолданылатынын айта кету керек.
Қабықшалы абсорберлер бетті абсорберлерге қарағанда тиімділеу және ықшамды.Бұл аппараттардың төмендегі түрлері болады:
Сурет-1.Құбырлы абсорбер құрылымы бойынша тік қаптама - құбырлы жылу алмастырғышқа ұқсас.
Абсорбент жоғары құбыр торына 1 беріліп,құбырларға 2 таралады да, олардың ішкі бетімен жұқа қабықша күйінде төмен қарай ағады. Газ құбырлармен төменнен жоғары қарай қабықша бағытына қарсы өтеді.Құбырлар арасындағы кеңістік бойынша суытатын су немесе басқа сұйық өтеді.
Сурет-2.Жазық параллельді насадкалы абсорбер әртүрлі материалдардан (металл, пластмасса және т.б) жасалған тік тімсемдерден1 немесе қатты керілген маталардан құралады. Абсордердің жоғары жағына тімсемді насадканың екі жағын біркелкі сұйық қабықшасымен қамтамасыз ететін сұйықтандырытын таратушы құрылғы 2 орналастырылған.
Сурет-3.Сұйық қабықша жоғары өрлеп қозғалатын абсорбер құбырлар торына 2 бекітілген құбырлардан 1 құралған. Газ камерадан 3 құбырлар 1 осіне сәйкес орналасқан келте құбырлар 4 арқылы шығады. Абсорбент құбырларға 1қуыс 5 арқылы беріледі. Келте құбырдан үлкен жылдамдықта шыққан газ сұйықты қабықша күйінде өзімен бірге ілестіріп әкетеді. Құбырлардан 1 шыққан сұйық жоғары құбыр торынын үстіне жиналып, аппараттан шығарылады.
Өндірістік абсорбциялық қондырғылар бір бағытты ағынды, қарама-қарсы ағынды, бір сатылы қайта церкуляциялы, көп сатылы қайта церкуляция болады. Қарама-қарсы ағынды тәсілде газ абсорберлерден төменнен жоғары қарай, ал сұйық жоғарыдан төмен қарай өтеді. Көп сатылы қайта церкуляциялы қондырғыда газ барлық колонналардан бірінен кейін біріне сұйыққа қарсы өтеді. Абсорбция процесі газ қоспасындағы бөлініп алынатын компоненттің парциалды қысымы осы газбен әсерлесетін сұйық абсорбентке қарағанда жоғары болғанда жүреді, яғни абсорбция жүруі үшін газ бен абсорбент тепе-теңдік күйде болмауы керек. Газдағы бөлініп алынатын компонентпен сұйықтықтың парциалды қысымындағы айырмашылық сұйық фазаның компонентінің газ фазасынан сіңірілуі үшін қажетті қозғаушы күш болып табылады. Неғұрлым қозғаушы күш артқан сайын, соғұрлым газ фазасындағы компонент сұйық фазаға интенсивті түрде ауысады. Бұл процеске таңдалынған абсорбент бөлінетін газдың құрамына, қысым мен температураға қатысты процесс өнімділігіне байланысты болады.
Абсорбция процесін десорбция процесімен жалғастырып өткізгенде сіңіргіш сұйық көп рет қайталап қолданылады және сіңірілген газды таза күйінде бөліп алынады. Көптеген жағдайларда абсорбент пен абсорбтив арзан және қажет емес өнім болғанда (мысалы, газдарды тазалауда) десорбция процесін өткізу қажет болмайды.
Фазалар арасындағы тепе-теңдік Гиббстің фазалар ережесімен анықталады: Процесс параметрлер саны С компоненттер санынан К фазалар санын Ф алып, 2-ні қосқанға тең:
С = К - Ф + 2.
Фазалар ережесі гетерогенді тепе-теңдік шарттарын кеңінен жалпылау болып табылады.
Абсорбция процесі екі фазалы (газ - сұйық)үш компонентті (немесе газ қоспасынан бір мақсатты компонент, инертті газ, сұйық сіңіргіш) жүйесінде жүргізіледі.
Екі фазалы газ - сұйық жүйесінде тепе-теңдік әдетте құрам-құрам немесе қасиет-қасиет диаграммасымен өрнектеледі. Абсорбциялық-десорбциялық процестер үшін газдар мен оларды еріткіштер арасындағы тепе-теңдік Генри заңымен сипатталады. Мұнда берілген температурада сұйықта еріген газ мөлшері газ қысымына тікелей прпорционалды:
р*=Кх
мұндағы:р* - газдың тепе-теңдік парциалдық қысымы; х - сұйықта еріген газ мөлшері; К - Гентри тұрақтысы.
Химия өндірісінде абсорбция газ қоспаларынан қымбат бағалы құрастырушыларды (крекинг газдарынан немесе метаннын пиролизінен ацетиленді; мұнайды өңдеу қондырғыларынан әртүрлі көмірсутегілерін) ажыратып алуда, ауаға шығарылатын қалдық газдарды зиянды құрастырушылардан (минерал тыңайтқыш өндірісінде фтор қоспаларынан; аммиак синтездегенде азотты сутегі қоспасынан) СО және СО2 санитарлық тазалауда, дайын өнімдер (SO3, азот оксидтерін және HCl-ды сумен сіңіру арқылы күкірт, азот және тұз қышқылдарын) алуда қолданылады.
1.1 Шикізат өнім сипаттамасы
Этил спирті (этанол) - өзіне тән иісі бар түссіз сұйықтық. Қайнау температурасы -78,3°С. Сумен барлық мөлшерде араласады. Егер спирттің құрамында 4-4,5% су болса, оны ректификат, ал сусыз спиртті абсолютті спирт деп атайды. Сусыз спиртті су тартқыш заттар (CaO, CuSO4) қосып қайнатып алады. Соның бірі - глюкозадан (жүзім қанты) Ашытқы қатысында мына жалпы реакция бойынша алады:
С6Н12О6 -- 2С2Н5ОН + 2СО2
Мұндай жолмен алынған спирт таза болады, тамақ өнеркәсібінде және медицинада пайдаланылады. Целлюлозаны гидролиздеп алынған спиртті гидролиз спирті деп атайды:
(С6Н10О5)n + nH2O -- nC2H5OH
Бұл әдіс өте тиімді, себебі тамақ өнімдері, картоп, бидай пайдаланбайды. Бірақ гидролиз спиртінде басқа қосымша өнімдер болады, соның бірі - этанол. Сондықтан мұндай спирт көбіне техникада қолданылады, тамақ өнімдері үшін пайдалануға болмайды. Синтездік жолмен этил спиртін этиленді гидратациялап алады. Этанол дәрі-дәрмек жасауда, зарарсыздандырғыш зат ретінде медицинада пайдаланылады. Этил спирті химия өнеркәсібінде сірке қышқылын, бояу, синтездік каучук, диэтил эфирін және т.б.заттар алуда қолданылады. Ең арзан еріткіштердің бірі. Этанол адам организміне есірткілік әсер етеді. Спирт миға әсер етіп, жүйке клеткаларын уландырады. Осыдан адамның ақыл-ойы, сөйлеу, ойлау қабілеттері, қимыл үйлесімділігі бұзылады.
Су - түссіз, иіссіз, дәмсіз сұйықтық. Массалық құрамы: Н -- 11,1%, О -- 88,89%. Молекулалық массасы 18,0153. Су планетамыздағы ең көп тараған заттардың бірі. Су - біршама инертті биологиялық еріткіш сұйықтық, онда кептеген органикалық жөне бейорганикалық заттар ериді, бірақ олардың ерігіштіктері әр түрлі.
Су табиғатта ең көп таралған зат: ол жер шарының (34) бөлігін алады. Бу түріндегі су атмосферада көп. Таза су - түссіз және иіссіз сұйықтық. Судың қайнау температурасы 1000С, ал қату температурасы -20С. +40С кезіндегі судың тығыздығы 1гмл, бұл оның ең жоғарғы мәні. Мұз судан жеңіл. Су - тұрақты зат. Оның сутекке және оттекке ыдырауы 10000С-тан жоғары температурада жүреді. Су химиялық белсенді қосылысқа жатады. Судың тазалығының өлшемі оның қасиеттерінің тұрақтылығы мен электрөткізгіштігі болып саналады. Тек 35-40 рет вакуумда қайталап, айдағаннан кейін ғана судың қасиеттері өзгермейді. Су өте көп қолданылады. Сусыз тіршілік жоқ. Суды сутек алуда шикізат ретінде пайдаланады, органикалық синтезге қатысады, қатты отынды газдандыру үшін қолданылады. Су негізгі химиялық өнеркәсіптің (азот және күкірт қышқылдарының өндірісі және т.б.) басты салаларында қолданылады.Жүзгін заттардан тазарту үшін суды арнаулы сүзгілер арқылы сүзеді, бактериялардың да көпшілігі сүзгіде қалады. Еріген заттардан тазалау үшін суды ион алмастырғыш шайыр (смола) арқылы өткізеді, шайыр судағы еріген тұздардың иондарын ұстап қалады. Таза су айдау арқылы алынады (дистиляция). Айдалған суды дистилденген су дейді.
Судың басқа заттардан тағы бір өзгешелігі, оның тығыздығы, салқындатқанда басқа заттардікіндей үздіксіз өсе бермейді, судың тығыздығының ең үлкен шамасы 4° та болады. Одан жоғары я төмен температураларда судың тығыздығы кемиді.
2.Технологиялық бөлім
2.1Технология схема сипаттамасы
Этиленді гидратациялау кезінде маңыздысы болып реагенттердің конверсия дәрежелерінің аздығына және жоғары температура мен жоғары қысымға байланысты процеске жұмсалатын энергияның шығыны саналады. Этилен 1 компрессорда және 2 циркуляциялық компрессорда 8 МПа қысымға дейін сығылады, циркуляцияланған сулы конденсатпен араласады да, 4 жылуалмастырғышта ыссы реакциялық газбен қайнатылады. Содан соң қоспаны 280-330°С-ға дейін 3 құбырлы пеште қыздырады және 5 реакторға жібереді. Реакциялық газ фосфор қышқылының буын ұстап тұрады және оларды нейтралдайды. Пайда болған фосфатты 6 тұзбөлгіште бөліп алады. Газдың жылуын 4 жылуалмастырғышта утилизациялайды (пайдаға асырады) және содан соң 7 тоңазытқышта суытқаннан кейін 8 сепараторда сұйық және газ фазаларын бөліп алады.
1-сурет. Этанол алудың технологиялық схемасы:
1,2 - компрессорлар; 3 - құбырлы пеш; 4 - жылуалмастырғыш; 5 - реактор; 6 - тұзбөлгіш, 7 - тоңазытқыш; 8,10 - сепаратор; 9 - абсорбер; 11 - жеңіл фракцияны айдау колоннасы; 12 - этанолды айдау колоннасы; 13 - айналған судың ионоалмасу тазарту қондырғысы; 14 - насос; 15 - дроссельді вентиль; 16 - конденсаторлар.
9 абсорберде сумен араласқан газ әлі де спирттің буын бойына ұстап тұрады. Спирттен бөлінген газ 2 компрессорда циркуляцияланады. 8 сеператордан кейін сулы конденсат және 9 абсорбердегі сұйық дросселденеді және 10 сепараторда газдан айырады. 10 сепаратордан құрамында диэтил эфирі бар этанолдың 15%-тік сулы ерітіндісі ағып шығады. Бұл ерітіндіні 11 және 12 колонналарда айдайды. Соңында 12 колоннада 13 ионалмастырғыш қондырғыда тұздардан тазартатын су қалады және ол қайтадан этиленнің гидратациясына қайтарылады.
2.2 Аппараттың конструктивті материалдарын таңдау
Химиялық технологияда машиналарды дайындауда қара металл және қорытпалары (болат, шойын) негізгі конструктивті материал ретінде қолданылады.
Этанол, метанол, мочевина, полиэтилен, сірке қышқылы және басқа да өнімдерді жоғары қысымда өңдеп шығару үшін әртүрлі аппараттар қажет. Осындай жоғары қысымдағы аппараттарға, яғни 10 мПа қысымы жоғары болып келетін аппараттар қатарына: скрубберлер, сепараторлар, реакторлы және кондесационды колонналар, фильтрлер, жылу алмасу аппараттары жатады.
Олардың сыртқы көрінісі және конструкциясы цилиндрлі колоннадан тұрады. Ал мұндай цилиндрлі колонна қалың корпустан құралады. Осыған сәйкес нығыздау қолданылады. Нығыздау аппараттың герметтілігі үшін қажет.
МЕСТ 11879-66 сәйкес ішкі диаметрі 820 мм болып келетін қалың сосудты дайындайды. Корпустың біртұтас сосуды массасы дайындалған корпус массасынан асатын болат балқымасынан жасалады.
Осыған байланысты аппараттың ( абсорбциялық колоннаның) ортасы - токсикалық, әрі коррозиялы орта болғандықтан (ГОСТ 4543-71) сәйкес болаттың Х18Н10Т маркасы таңдалынып алынды. Мұндай болат өз алдына қысымы жоғары, температурасы -40- +560˚С - интервалында, агрессивті ортаға сай, ыссылыққа, коррозияға берік және төзімді болып келеді. Болат ГОСТ 7350-66 сәйкес біртұтас парақ ретінде шығарылады.Таңдалған марканың сипаттамасы келесідей:
Хром (Х) - өзара болаттың қаттылығын арттырып, коррозияға және ыссыға төзімділігін жоғарылатады.
Болатта МЕСТ 4543-71 сәйкес 10% легирлі компоненттері болады. Олар қасиеттеріне байланысты келесідей топтарға бөленеді:
Ι - коррозияга төзімді (даттанбайтын) болат, химиялық және электрохимиялық ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Абсорбция - сұйық сіңіргіш (абсорбент) пен газды қоспаның құрамындағы компоненттерді селективті сіңіру процесі. Абсорберде компонент газды фазадан сұйық фазаға өтеді.
Абсорбция процесі химиялық, мұнайхимиялық, фрамацевтикалық, технологиялық процестердің негізін құрайды. Абсорбция бинарлы және көпкомпонентті газ қоспалардан компоненттерді сұйықпен, яғни абсорбентпен сіңіріп алу жолымен өтетін процесс. Абсорбция процесі екіге бөлінеді: химиялық абсорбция (хемосорбция) және физикалық абсорбция. Химиялық абсорбция кезінде абсорбирленетін компонент сұйық фазада химиялық байланыс түрінде байланысады. Химиялық өзара әсерлесу, яғни сіңірілетін зат пен сорбенттің әсерлесуі жүреді. Ал физикалық абсорбция кезінде газ бен сұйықтың еруі химиялық реакциямен жүрмейді.
Бұл курстық жобада этанол буларын сумен сіңіруге арналған абсорбция процесінің қолданылуы қаратырылады, яғни абсорбция процесі этанол алу өндірісінде негізгі процестердің бірі болып табылады.
Абсорбция процесі қайтымды болғандықтан ол сұйықтардағы газ ерітінділерін алумен қатар газ қоспаларын бөлу үшін де қолданылады. Бұл кезде газ қоспасынан газдың бір немесе бірнеше компоненттерін сіңіруді абсорбенттен сіңірілген компоненттерді бөлуді, яғни десорбцияны жүргізу қажет.Сіңірілген компонентті бөліп алу процесі - десорбция деп аталады. Бұл процесс газдарды тазартуда кеңінен қолданылады және оның бірнеше себептері бар. Соның ішінде курстық жобаның тақырыбына сай, шығарылған газдардан көбіне бағалы заттардың жоғалуының алдын алуда қолданылатын абсорциялық процесс. Абсорбциялық процестер химиялық өндірісте кеңінен қолданылады: газдың сұйықтықта сіңірілуде дайын өнім алуда; бір немесе бірнеше бағалы компонентті қоспалардың газ қоспасынан бөлінуі; газдарды қауіпті компоненттерден тазартуда.
Берілген курстық жобаның мақсаты: бір немесе бірнеше компонентті қоспалардың газ қоспаларынан бағалы заттарды бөліп алу. Газ қоспасынан бағалы заттарды сіңіріп алу оны ары қарай өндірісте қолдану үшін қажет.
1. Әдеби шолу
Абсорбция абсорбент көмегімен газ немесе бу - газ қоспаларынан газдар немесе буларды сіңіру процесі. Қазіргі уақытта өндірісте абсорбция процестерін ең алдымен газ қоспаларынан бағалы компоненттерді бөліп алу үшін немесе бұл қоспаларды зиянды заттардан тазарту үшін қолданады.
Абсорбциялық процестер химиялық технологияда кең таралған және бірқатар маңызды өндірістердің негізгі технологиялық сатысы болып табылады. Сондай маңызды процесстің бірі акрилонитрил өндірісіндегі реакциялық газдардан ацетонитрилды бөліп алу кезінде де абсорбциялау процесі кең қолданыста. Сонымен қатар, абсорбциялық процестер атмосфераға шығарылатын газдарды зиянды қоспалардан саниториялық тазарту кезінде (мысалы, газдарды фторлы қосылыстардан тазарту, өндірісте бөлінетін минералды қоспалардан тазарту, т.б.) қолданылатын негізгі процесс болып табылады.
Абсорбция процесі қайтымды, сондықтан ол сұйықтардағы газ ерітінділерін алумен қатар газ қоспаларын бөлу үшін де қолданылады. Абсорбция кезіндегі газ қоспасының компоненттерінің сіңірілуі жылудың бөлінуімен жүреді.
Абсорбциялық процесстерді жүзеге асыратын аппараттарды абсорберлер деп атайды. Абсорбция процесі фазалардың жанасу бетінде өтетін болғандықтан, абсорберлердегі сұйық пен газдың арасындағы жанасу үлкен болуы керек. Осы беттің түзілу тәсілдеріне байланысты абсорберлерді шартты түрде төмендегі түрлерге бөлуге болады: 1) бетті және қабықшалы; 2) насадкалы; 3) барботажды (табақшалы); 4) шашыратпалы. Аппараттың көпшілік түрлері басқа масса алмасу процесстерін (ректификация, экстракция және т.б.) өткізуге қолданылатынын айта кету керек.
Қабықшалы абсорберлер бетті абсорберлерге қарағанда тиімділеу және ықшамды.Бұл аппараттардың төмендегі түрлері болады:
Сурет-1.Құбырлы абсорбер құрылымы бойынша тік қаптама - құбырлы жылу алмастырғышқа ұқсас.
Абсорбент жоғары құбыр торына 1 беріліп,құбырларға 2 таралады да, олардың ішкі бетімен жұқа қабықша күйінде төмен қарай ағады. Газ құбырлармен төменнен жоғары қарай қабықша бағытына қарсы өтеді.Құбырлар арасындағы кеңістік бойынша суытатын су немесе басқа сұйық өтеді.
Сурет-2.Жазық параллельді насадкалы абсорбер әртүрлі материалдардан (металл, пластмасса және т.б) жасалған тік тімсемдерден1 немесе қатты керілген маталардан құралады. Абсордердің жоғары жағына тімсемді насадканың екі жағын біркелкі сұйық қабықшасымен қамтамасыз ететін сұйықтандырытын таратушы құрылғы 2 орналастырылған.
Сурет-3.Сұйық қабықша жоғары өрлеп қозғалатын абсорбер құбырлар торына 2 бекітілген құбырлардан 1 құралған. Газ камерадан 3 құбырлар 1 осіне сәйкес орналасқан келте құбырлар 4 арқылы шығады. Абсорбент құбырларға 1қуыс 5 арқылы беріледі. Келте құбырдан үлкен жылдамдықта шыққан газ сұйықты қабықша күйінде өзімен бірге ілестіріп әкетеді. Құбырлардан 1 шыққан сұйық жоғары құбыр торынын үстіне жиналып, аппараттан шығарылады.
Өндірістік абсорбциялық қондырғылар бір бағытты ағынды, қарама-қарсы ағынды, бір сатылы қайта церкуляциялы, көп сатылы қайта церкуляция болады. Қарама-қарсы ағынды тәсілде газ абсорберлерден төменнен жоғары қарай, ал сұйық жоғарыдан төмен қарай өтеді. Көп сатылы қайта церкуляциялы қондырғыда газ барлық колонналардан бірінен кейін біріне сұйыққа қарсы өтеді. Абсорбция процесі газ қоспасындағы бөлініп алынатын компоненттің парциалды қысымы осы газбен әсерлесетін сұйық абсорбентке қарағанда жоғары болғанда жүреді, яғни абсорбция жүруі үшін газ бен абсорбент тепе-теңдік күйде болмауы керек. Газдағы бөлініп алынатын компонентпен сұйықтықтың парциалды қысымындағы айырмашылық сұйық фазаның компонентінің газ фазасынан сіңірілуі үшін қажетті қозғаушы күш болып табылады. Неғұрлым қозғаушы күш артқан сайын, соғұрлым газ фазасындағы компонент сұйық фазаға интенсивті түрде ауысады. Бұл процеске таңдалынған абсорбент бөлінетін газдың құрамына, қысым мен температураға қатысты процесс өнімділігіне байланысты болады.
Абсорбция процесін десорбция процесімен жалғастырып өткізгенде сіңіргіш сұйық көп рет қайталап қолданылады және сіңірілген газды таза күйінде бөліп алынады. Көптеген жағдайларда абсорбент пен абсорбтив арзан және қажет емес өнім болғанда (мысалы, газдарды тазалауда) десорбция процесін өткізу қажет болмайды.
Фазалар арасындағы тепе-теңдік Гиббстің фазалар ережесімен анықталады: Процесс параметрлер саны С компоненттер санынан К фазалар санын Ф алып, 2-ні қосқанға тең:
С = К - Ф + 2.
Фазалар ережесі гетерогенді тепе-теңдік шарттарын кеңінен жалпылау болып табылады.
Абсорбция процесі екі фазалы (газ - сұйық)үш компонентті (немесе газ қоспасынан бір мақсатты компонент, инертті газ, сұйық сіңіргіш) жүйесінде жүргізіледі.
Екі фазалы газ - сұйық жүйесінде тепе-теңдік әдетте құрам-құрам немесе қасиет-қасиет диаграммасымен өрнектеледі. Абсорбциялық-десорбциялық процестер үшін газдар мен оларды еріткіштер арасындағы тепе-теңдік Генри заңымен сипатталады. Мұнда берілген температурада сұйықта еріген газ мөлшері газ қысымына тікелей прпорционалды:
р*=Кх
мұндағы:р* - газдың тепе-теңдік парциалдық қысымы; х - сұйықта еріген газ мөлшері; К - Гентри тұрақтысы.
Химия өндірісінде абсорбция газ қоспаларынан қымбат бағалы құрастырушыларды (крекинг газдарынан немесе метаннын пиролизінен ацетиленді; мұнайды өңдеу қондырғыларынан әртүрлі көмірсутегілерін) ажыратып алуда, ауаға шығарылатын қалдық газдарды зиянды құрастырушылардан (минерал тыңайтқыш өндірісінде фтор қоспаларынан; аммиак синтездегенде азотты сутегі қоспасынан) СО және СО2 санитарлық тазалауда, дайын өнімдер (SO3, азот оксидтерін және HCl-ды сумен сіңіру арқылы күкірт, азот және тұз қышқылдарын) алуда қолданылады.
1.1 Шикізат өнім сипаттамасы
Этил спирті (этанол) - өзіне тән иісі бар түссіз сұйықтық. Қайнау температурасы -78,3°С. Сумен барлық мөлшерде араласады. Егер спирттің құрамында 4-4,5% су болса, оны ректификат, ал сусыз спиртті абсолютті спирт деп атайды. Сусыз спиртті су тартқыш заттар (CaO, CuSO4) қосып қайнатып алады. Соның бірі - глюкозадан (жүзім қанты) Ашытқы қатысында мына жалпы реакция бойынша алады:
С6Н12О6 -- 2С2Н5ОН + 2СО2
Мұндай жолмен алынған спирт таза болады, тамақ өнеркәсібінде және медицинада пайдаланылады. Целлюлозаны гидролиздеп алынған спиртті гидролиз спирті деп атайды:
(С6Н10О5)n + nH2O -- nC2H5OH
Бұл әдіс өте тиімді, себебі тамақ өнімдері, картоп, бидай пайдаланбайды. Бірақ гидролиз спиртінде басқа қосымша өнімдер болады, соның бірі - этанол. Сондықтан мұндай спирт көбіне техникада қолданылады, тамақ өнімдері үшін пайдалануға болмайды. Синтездік жолмен этил спиртін этиленді гидратациялап алады. Этанол дәрі-дәрмек жасауда, зарарсыздандырғыш зат ретінде медицинада пайдаланылады. Этил спирті химия өнеркәсібінде сірке қышқылын, бояу, синтездік каучук, диэтил эфирін және т.б.заттар алуда қолданылады. Ең арзан еріткіштердің бірі. Этанол адам организміне есірткілік әсер етеді. Спирт миға әсер етіп, жүйке клеткаларын уландырады. Осыдан адамның ақыл-ойы, сөйлеу, ойлау қабілеттері, қимыл үйлесімділігі бұзылады.
Су - түссіз, иіссіз, дәмсіз сұйықтық. Массалық құрамы: Н -- 11,1%, О -- 88,89%. Молекулалық массасы 18,0153. Су планетамыздағы ең көп тараған заттардың бірі. Су - біршама инертті биологиялық еріткіш сұйықтық, онда кептеген органикалық жөне бейорганикалық заттар ериді, бірақ олардың ерігіштіктері әр түрлі.
Су табиғатта ең көп таралған зат: ол жер шарының (34) бөлігін алады. Бу түріндегі су атмосферада көп. Таза су - түссіз және иіссіз сұйықтық. Судың қайнау температурасы 1000С, ал қату температурасы -20С. +40С кезіндегі судың тығыздығы 1гмл, бұл оның ең жоғарғы мәні. Мұз судан жеңіл. Су - тұрақты зат. Оның сутекке және оттекке ыдырауы 10000С-тан жоғары температурада жүреді. Су химиялық белсенді қосылысқа жатады. Судың тазалығының өлшемі оның қасиеттерінің тұрақтылығы мен электрөткізгіштігі болып саналады. Тек 35-40 рет вакуумда қайталап, айдағаннан кейін ғана судың қасиеттері өзгермейді. Су өте көп қолданылады. Сусыз тіршілік жоқ. Суды сутек алуда шикізат ретінде пайдаланады, органикалық синтезге қатысады, қатты отынды газдандыру үшін қолданылады. Су негізгі химиялық өнеркәсіптің (азот және күкірт қышқылдарының өндірісі және т.б.) басты салаларында қолданылады.Жүзгін заттардан тазарту үшін суды арнаулы сүзгілер арқылы сүзеді, бактериялардың да көпшілігі сүзгіде қалады. Еріген заттардан тазалау үшін суды ион алмастырғыш шайыр (смола) арқылы өткізеді, шайыр судағы еріген тұздардың иондарын ұстап қалады. Таза су айдау арқылы алынады (дистиляция). Айдалған суды дистилденген су дейді.
Судың басқа заттардан тағы бір өзгешелігі, оның тығыздығы, салқындатқанда басқа заттардікіндей үздіксіз өсе бермейді, судың тығыздығының ең үлкен шамасы 4° та болады. Одан жоғары я төмен температураларда судың тығыздығы кемиді.
2.Технологиялық бөлім
2.1Технология схема сипаттамасы
Этиленді гидратациялау кезінде маңыздысы болып реагенттердің конверсия дәрежелерінің аздығына және жоғары температура мен жоғары қысымға байланысты процеске жұмсалатын энергияның шығыны саналады. Этилен 1 компрессорда және 2 циркуляциялық компрессорда 8 МПа қысымға дейін сығылады, циркуляцияланған сулы конденсатпен араласады да, 4 жылуалмастырғышта ыссы реакциялық газбен қайнатылады. Содан соң қоспаны 280-330°С-ға дейін 3 құбырлы пеште қыздырады және 5 реакторға жібереді. Реакциялық газ фосфор қышқылының буын ұстап тұрады және оларды нейтралдайды. Пайда болған фосфатты 6 тұзбөлгіште бөліп алады. Газдың жылуын 4 жылуалмастырғышта утилизациялайды (пайдаға асырады) және содан соң 7 тоңазытқышта суытқаннан кейін 8 сепараторда сұйық және газ фазаларын бөліп алады.
1-сурет. Этанол алудың технологиялық схемасы:
1,2 - компрессорлар; 3 - құбырлы пеш; 4 - жылуалмастырғыш; 5 - реактор; 6 - тұзбөлгіш, 7 - тоңазытқыш; 8,10 - сепаратор; 9 - абсорбер; 11 - жеңіл фракцияны айдау колоннасы; 12 - этанолды айдау колоннасы; 13 - айналған судың ионоалмасу тазарту қондырғысы; 14 - насос; 15 - дроссельді вентиль; 16 - конденсаторлар.
9 абсорберде сумен араласқан газ әлі де спирттің буын бойына ұстап тұрады. Спирттен бөлінген газ 2 компрессорда циркуляцияланады. 8 сеператордан кейін сулы конденсат және 9 абсорбердегі сұйық дросселденеді және 10 сепараторда газдан айырады. 10 сепаратордан құрамында диэтил эфирі бар этанолдың 15%-тік сулы ерітіндісі ағып шығады. Бұл ерітіндіні 11 және 12 колонналарда айдайды. Соңында 12 колоннада 13 ионалмастырғыш қондырғыда тұздардан тазартатын су қалады және ол қайтадан этиленнің гидратациясына қайтарылады.
2.2 Аппараттың конструктивті материалдарын таңдау
Химиялық технологияда машиналарды дайындауда қара металл және қорытпалары (болат, шойын) негізгі конструктивті материал ретінде қолданылады.
Этанол, метанол, мочевина, полиэтилен, сірке қышқылы және басқа да өнімдерді жоғары қысымда өңдеп шығару үшін әртүрлі аппараттар қажет. Осындай жоғары қысымдағы аппараттарға, яғни 10 мПа қысымы жоғары болып келетін аппараттар қатарына: скрубберлер, сепараторлар, реакторлы және кондесационды колонналар, фильтрлер, жылу алмасу аппараттары жатады.
Олардың сыртқы көрінісі және конструкциясы цилиндрлі колоннадан тұрады. Ал мұндай цилиндрлі колонна қалың корпустан құралады. Осыған сәйкес нығыздау қолданылады. Нығыздау аппараттың герметтілігі үшін қажет.
МЕСТ 11879-66 сәйкес ішкі диаметрі 820 мм болып келетін қалың сосудты дайындайды. Корпустың біртұтас сосуды массасы дайындалған корпус массасынан асатын болат балқымасынан жасалады.
Осыған байланысты аппараттың ( абсорбциялық колоннаның) ортасы - токсикалық, әрі коррозиялы орта болғандықтан (ГОСТ 4543-71) сәйкес болаттың Х18Н10Т маркасы таңдалынып алынды. Мұндай болат өз алдына қысымы жоғары, температурасы -40- +560˚С - интервалында, агрессивті ортаға сай, ыссылыққа, коррозияға берік және төзімді болып келеді. Болат ГОСТ 7350-66 сәйкес біртұтас парақ ретінде шығарылады.Таңдалған марканың сипаттамасы келесідей:
Хром (Х) - өзара болаттың қаттылығын арттырып, коррозияға және ыссыға төзімділігін жоғарылатады.
Болатта МЕСТ 4543-71 сәйкес 10% легирлі компоненттері болады. Олар қасиеттеріне байланысты келесідей топтарға бөленеді:
Ι - коррозияга төзімді (даттанбайтын) болат, химиялық және электрохимиялық ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz