«Рассчитать и спроектировать установку обратного осмоса с доупариванием хлорида кальция в трехкорпусной выпарной установки» - Дипломная работа

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1 УСТАНОВКА ОБРАТНОГО ОСМОСА 5

ЗАДАНИЕ 5

2. РАСЧЕТ АППАРАТА ОБРАТНОГО ОСМОСА 5

2.1 Технологический расчет 5

2.1.1. Степень концентрирования на ступени обратного осмоса 7

2.1.2. Выбор рабочей температуры и перепада давления через

мембрану 7

2.1.3 Выбор мембраны 8

2.1.4 Приближенный расчет поверхности мембраны 12

2.1.5 Выбор аппарата и определение его основных характеристик 13

2.1.6 Секционирование аппаратов в установке 16

2.1.7 Расчет наблюдаемой селективности мембран 19

2.1.8 Уточненный расчет поверхности мембран 21

3.2. Расчет гидравлического сопротивления 23

3. РАСЧЕТ ТРЕХКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ 25

3.1 Технологический расчет 25

3.1.1 Определение поверхности теплопередачи выпарного аппарата 25

3.1.2 Концентрация упариваемого раствора 25

3.1.3 Температуры кипения растворов 26

3.1.4 Полезная разность температур 31

3.1.5 Определение тепловых нагрузок 31

3.1.6 Выбор конструкции выпарного аппарата 34

3.1.7 Расчет коэффициентов теплопередачи 36

3.2 Гидравлический расчет 42

3.3 Механический расчет 43

3.3.1 Расчет проточной части трубного пространства 43

3.3.2 Определение диаметра штуцеров 44

3.3.3 Расчет обечайки аппарата, работающей под внутренним

давлением 45

3.3.4 Расчёт трубной решётки 49

3.3.5 Расчёт опор 50

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 52

Введение

Среди мембранных методов разделения жидких смесей важное место занимают обратный осмос и ультрафильтрация [1-3]. В последние годы их начали применять для опреснения соленых вод, очистки сточных вод, получения воды повышенного качества, концентрирования технологических растворов в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности. Обратный осмос основан на фильтровании растворов под давлением, превышающим осмотическое, через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель, но задерживающие растворенные вещества (низкомолекулярные (три обратном осмосе). Разделение проходит при температуре окружающей среды без фазовых превращений, поэтому затраты энергии значительно меньше, чем в большинстве других методов разделения (таких как ректификация, кристаллизация, выпаривание и др.). Малая энергоемкость и сравнительная простота аппаратурного оформления обеспечивают высокую экономическую эффективность указанного процесса.

При проведении обратного осмоса получают два раствора: оретант обогащении растворенными веществами, другой пермеат обеднен ими. Если каждый из этих растворов является готовым продуктом (например, пермеат - чистая вода, приходная для использования на производстве), обратный осмос может быть единственным массообменным процессом в схеме разделения. Однако на практике чаше встречаются случае, когда концентрат должен подвергаться более значительному концентрированию, чем может обеспечить обратный осмос, либо пермеат требует более глубокой очистки.

Процесс мембранного разделения газов в настоящее время используют для решения ограниченного числа задач, что связано с необходимостью получения в каждом конкретном случае полупроницаемой мембраны, обладающей высокой селективностью и проницаемостью по компонентам данной смеси. Наиболее изучены следующие процессы мембранного разделения газов: получение воздуха, обогащенного кислородом; получение азота; концентрирование водорода продувочных газов синтеза аммиака и нефтепродуктов; выделение гелия, диоксида углерода и сероводорода из природных газов; получение и поддержание состава газовой среды, обеспечивающего длительную сохранность овощей и фруктов.

Выдержка из текста работы

Ориентируясь на отечественную аппаратуру, выберем аппараты рулонного типа. Среди них наиболее перспективны аппараты, каждый модуль которых состоит из нескольких совместно навитых рулонных фильтрующих элементов (РФЭ). Такая конструкция позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление дренажа потоку пермеата благодаря тому, что путь, проходимый пермеатом в дренаже, обратно пропорционален числу навитых РФЭ.

Выберем аппарат с РФЭ типа ЭРО-Э-6,5/900, выпускаемыми серийно отечественной промышленностью.

Аппарат (см,, рис. 11.3) состоит из корпуса 4, выполненного в виде грубы из нержавеющей стали, в которой размещается от одного до четырех рулонных модулей 8. Модуль формируется, навивкой пяти мембранных пакетов на пермеатоотводящую трубку 6. Пакет образуют две мембраны 11, между которыми расположен дренажный слой 13. Мембранный дакает герметично соединен с пермеатоотводящей трубкой, кромки его также герметизируют, чтобы предотвратить смешение разделяемого раствора с пермеатом. Для создания необходимого зазора между мембранными пакетами при навивке модуля вкладывают крупноячеистую сетку-сепаратор 12, благодаря чему образуются напорные каналы для .прохождения разделяемого раствора.

Заключение

По результатам расчет обратного осмоса выберем аппарат с РФЭ типа ЭРО-Э-6,5/900, выпускаемый серийно отечественной промышленностью.

По результатам проведения расчета трехкорпусной выпарной установки был выбран выпарной аппарат с естественной циркуляцией и сосной греющей камеры: номинальная поверхность теплообмена FН = 112 м2, действительная поверхность теплообмена FД = 125 м2, диаметр труб d = 38 x 2 мм, высота труб H = 4000 мм, диаметр греющей камеры dК = 600 мм, диаметр сепараторов dС = 1000 мм, общая высота аппарата HА = 14000 мм.

Также выполнены конструктивные и механические расчеты для проверки аппарата на прочность и определение его основных параметров.

Список литературы

1. Дытнерский Ю.И., Брыков В.П., Борисов С.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию. М.: Химия, 1991. – 496с.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976. – 552 с.

3. Александров, Григорьев. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара.

4. ГОСТ 11987 – 81. Аппараты выпарные трубчатые.

5. Справочник химика. М. – Л.: Химия, Т. 3, 1962. 1006 с. Т. 5, 1966. 974 с.

6. ОСТ 26716 - 73. Барометрические конденсаторы.

7. Касаткин А.Г. основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. 750 с.

8. Зайцев И. Д., Асеев Г. Г. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ. М.: Химия, 1988. – 416 с.

Примечания

Объем графического материала: технологическая схема установки, чертеж выпарного аппарата и чертеж аппарата обратного осмоса