Курсовая с практикой на тему Установка короткоцикловой адсорбции

Содержание:

Введение. 3

1. Описание
технологической схемы цеха, установки, стадии отделения  5

2. Выбор
основного и вспомогательного оборудования. 9

3. Выбор
конструкционных материалов. 12

4.
Технические расчеты основного аппарата и подбор вспомогательного оборудования. 13

5.
Механический расчет аппарата. 18

6. Компоновка
и монтаж оборудования. 20

7.
Эксплуатация и ремонт оборудования. 25

Заключение. 28

Список
литературы.. 30

Введение:

Адсорбцию используют для
очистки газов, имеющих невысокий уровень содержания па­рообразных или
газообразных загрязнений до получения их низких объемных концентраций.
Адсорбцию используют также для улавливания из газов вентиляционных выбросов
сернистых соединений, окислов азота, хлора, углеводоро­дов, паров органических
растворителей и дру­гих веществ.

Процессы адсорбции бывают
двух следу­ющих видов — избирательные и обратимые. Любой поглотитель может
поглощать только определенные виды веществ. Поглощенное ве­щество может быть
всегда выделено из поглотителя посредством десорбции. По сравнению с
абсорбционными методами адсорбция обес­печивает возможность производить очистку
га­зов при высоких температурах. Возможность поверхностных частиц (атомов,
ионов или мо­лекул) конденсированных тел удерживать или притягивать газовые
молекулы вызвана чрез­мерным количеством энергии на поверхности (в сравнении со
средней энергией частиц в объеме тела) и характерна всем жидкостям и твердым
веществам. В качестве адсорбентов выгоднее всего применять вещества с развитой
удельной поверхностью.

Целью курсовой работы
является изучение принципов действия и расчет технологических параметров установки
короткоцикловой адсорбции.

Для достижения цели
необходимо решить ряд задач:

— рассмотреть
теоретические сведения об аппарате;

— произвести необходимый
подбор оборудования;

— рассчитать
технологические параметры;

— провести анализ
безопасных условий работы аппарата.

Адсорбционные процессы
используют и для подготовки газов к транспортированию, и для глубокой осушки
газа. Для них характерны высокие экологические значения, отсутствие жидкой фазы
и корро­зионно-активных флюидов в товарном газе, низкий уровень удельного расхо­да
адсорбента, высокий уровень автоматизации процесса.

В технологии
короткоцикловой адсорбции (КЦА) применяется принцип физического связывания
примесей, содержащихся в обогащенных водородом газах, с помощью индивидуально
подобранных адсорбирующих материалов. Поскольку силы связывания для таких
примесей зависят от давления, КЦА работает в чередующемся цикле адсорбции при
высоких давлениях и десорбции при низких давлениях. Для достижения непрерывного
потока продукта водорода по меньшей мере один адсорбер работает, а остальные
находятся на разных стадиях регенерации.

Азотные станции
функционируют на базе адсорбционной технологии. Она основана на том, что
отдельные составляющие газовой смеси прорабатываться могут с разной скоростью,
в зависимости от того, какова температура и давление.

Заключение:

Установки короткоцикловой
безнагревной адсорбции используют метод адсорбции при повышенном давлении и
регенерации адсорбента при снижении давления.

Интенсивное развитие
техники и технологии КЦА позволило вплотную подойти к созданию высокоэффективных
и одновременно достаточно простых и дешевых установок по обогащению воздуха
кислородом [1]. Важное значение приобретает создание портативных дыхательных
установок для использования в медицинских целях. При этом требуется проведение
широкого круга исследований и достижение минимально возможных габаритов и
высокого уровня энергосбережения установки [5].

Принцип работы установки
КЦА заключается в циклическом чередовании осуществления процессов адсорбции и
десорбции азота в параллельно работающих адсорберах. В результате
обеспечивается непрерывный поток воздуха, обогащенного кислородом, на выходе из
установки. На входе в установку поток газовоздушной смеси сжимается
компрессором и подается в адсорбер, заполненный цеолитовым адсорбентом.

Процесс адсорбции азота
осуществляется адсорбентом послойно при нарастании давления от 0 до P2 на отрезке
времени, обогащая при этом газовоздушную смесь кислородом (прямой поток на
выходе из установки).

На сегодняшний день
получили распространение три метода организации циклического безнагревного
процесса адсорбционного разделения воздуха: напорные — Pressure Swing
Adsorbrion (PSA), вакуумные — Vacuum Swing Adsorbtion (VSA) и смешанные —
Vacuum Pressure Swing Adsorbtion (VPSA). Для напорных схем — Pressure
Swing Adsorbrion (PSA) — азот (кислород) извлекают при давлении выше
атмосферного, а стадия регенерации адсорбента протекает при атмосферном
давлении. В вакуумных схемах — Vacuum Swing Adsorbtion (VSA) —
азот (кислород) получают при атмосферном давлении, регенерация
проводится при отрицательном давлении. Работа смешанных схем — Vacuum
Pressure Swing Adsorbtion (VPSA) — сочетает изменение давления
от положительного до отрицательного.

Короткоцикловая безнагревная
адсорбция может использоваться для разделения большинства необходимых вы
промышленности газов.

Фрагмент текста работы:

1. Описание технологической схемы цеха, установки, стадии
отделения

Принципом
работы мембранных систем является разница в скорости проникновения компонентов
газа через вещество мембраны. Движущей силой разделения газов является разница
парциальных давлений на различных сторонах мембраны.

Преимущества
короткоцикловой адсорбции

1) Не требуется подвода
тепла для осуществления регенерации адсорбента.

2) Установки КЦА
отличаются быстрым стартом и установкой, в отличие от традиционных криогенных
блоков.

3) Незначительные
энергозатраты воздухоразделительного оборудования, работающего по принципу КЦА.

4) Низкие затраты на
установку и эксплуатацию оборудования, простота работы на установке.

5) Возможность
дистанционного управления.

6) Длительное
использование углеродного адсорбента без необходимости его замены.

7) Ценовой фактор –
воздухоразделительное и газоразделительное оборудование, работающее по принципу
КЦА стоит существенно дешевле аналогичных мембранных или криогенных установок
для разделения газа.

Азотные установки
работают на основе адсорбционной технологии, основанной на различной
зависимости скорости поглощения отдельных компонентов газовой смеси от давления
и температуры. Среди нескольких типов адсорбционных установок по производству
азота наибольшее распространение в мире получили установки короткоцикловой
безнагревной адсорбции (КЦА или PSA-установки).

Схема организации
процесса, применяемая в азотных установках с такими системами, основана на
регулировании скорости поглощения компонентов разделяемой газовой смеси и
регенерации адсорбента путём изменения давления в двух адсорберах — сосудах,
содержащих адсорбент. Этот процесс протекает при температуре, близкой к
комнатной. При использовании этой схемы азот производится установкой при
давлении выше атмосферного.