四位一體多功能吸收 解吸培訓裝置技術規程

2022-05-21 09:55:46 字數 4079 閱讀 8915

操作規程

天津大學過程工業技術與裝備研究所

天津市睿智天成科技發展****

目錄前言 1

吸收-解吸實訓裝置操作規程 2

一、實訓目的 2

二、生產工藝過程 2

(一)吸收的基本原理 2

(二)主要物料的平衡及流向 7

(三)帶有控制點的工藝及裝置流程圖 8

三、生產控制技術 10

(一)各項工藝操作指標 10

(二)主要控制點的控制方法和儀表控制 11

四、物耗能耗指標 11

五、安全生產技術 12

(一)生產事故及處理預案 12

(二)工業衛生和勞動保護 13

六、實訓操作步驟 14

(一)開車前準備 14

(二)手動操作方案 15

1.正常開車 15

2.正常操作 16

3.正常停車 16

(三)儀表執行方案(dcs執行方案) 17

1.正常開車 17

2.正常操作 17

3.正常停車 18

七、裝置一覽表 19

八、儀表計量一覽表及主要儀表規格型號 20

九、附錄: 21

附錄一溶液中二氧化碳含量的測定方法 21

附錄二本實訓裝置所用填料的相關引數: 21

附錄三變頻器的使用 22

附錄四宇電儀表的使用 23

前言隨著各行各業對人才需求的迅速增長,職業院校作為培養和輸送各類實用人才的基地,目前都在迅速擴大辦學規模,調整專業結構,以適應社會主義市場經濟對各類實用人才的需求。職業教育的根本任務是培養有較強實際動手能力和職業能力的技能型人才,而實際訓練是培養這種能力的關鍵環節。

基於健康、安全和環保的理念,本裝置採用了化工技術、自動化控制技術和網路技術的最新成果,實現了工廠情景化、故障模擬化、操作實際化和控制網路化,屬國內首創。

吸收是利用各組分在溶劑中溶解度不同而分離氣體混合物的操作,是分離氣體混合物時最常用的一種操作,在化工、煉油等工業中應用很廣,是一種典型的單元操作。本裝置採用工廠裡實際應用的工藝流程,不鏽鋼框架結構,用幫浦輸送流體,操作方式與工廠裡完全一致,使學生能夠身臨其境。

與裝置相配套的還有儀表操作台和dcs控制系統。裝置上電之後,感測器將監控引數的訊號送到操作台的儀表上,可以通過儀表實時監控裝置的執行狀況。也可以通過計算機進行資料的遠端採集傳輸,裝置採用工業控制系統,使學生充分體會中控室的作用。

吸收-解吸培訓裝置的主要功能是:

實驗:能夠完成基本吸收-解吸實驗,根據物係分離要求,選擇適宜的實驗條件,獲得合格的實驗產品;

實訓:本培訓裝置是工廠生產裝置的室內版,其裝置配置和操作方式與工廠完全一致,通過實際操作,學生可以切實體會工廠的開車前準備、正常開車和正常停車的操作步驟。

本培訓裝置設計二氧化碳的吸收和解析裝置,能夠訓練學生進行基本的開車、正常操作和停車的練習。裝置還設計了二氧化碳濃度干擾系統,通過引入干擾模擬實際操作中的異常情況,訓練學生識別和處理操作故障的能力。

技能鑑定:應用本裝置能夠考核學生吸收-解吸裝置的基本操作能力,識別吸收-解吸裝置常見操作故障的能力。可滿足分級鑑定要求。

吸收-解吸實訓裝置操作規程

一、實訓目的

(一)認識吸收-解吸裝置結構

(二)認識吸收-解吸裝置流程及儀表

(三)掌握吸收-解吸裝置的執行操作技能

(四)學會常見異常現象的判別及處理方法

二、生產工藝過程

氣體吸收是典型的化工單元操作過程,。前者稱物理吸收,後者稱化學吸收。吸收操作所用的液體溶劑稱為吸收劑,以s表示;混合氣體中,能夠顯著溶解於吸收劑的組分稱為吸收物質或溶質,以a表示;而幾乎不被溶解的組分統稱為惰性組分或載體,以b表示。

吸收操作所得的溶液稱為吸收液或溶液,它是溶質a在溶劑s中的溶液;被吸收後排除出的氣體稱為吸收尾氣,其主要成分為惰性氣體b,但仍含有少量未被吸收的溶質a。吸收操作在石油化工、天然氣化工以及環境工程中有極其廣泛的應用,按工程目的可歸納為:

1. 淨化原料氣或精製氣體產品;

2. 分離氣體混合物以獲得需要的目的組分;

3. 製取氣體溶液作為產品或中間產品;

4. 治理有害氣體的汙染、保護環境。

與吸收相反的過程,即溶質從液相中分離出來而轉移到氣相的過程(用惰性氣體吹掃溶液或將溶液加熱或將其送入減壓容器中使溶質放出),稱為解吸或提餾。吸收與解吸的區別僅僅是過程中物質傳遞的方向相反,它們所依據的原理一樣。

(一)吸收的基本原理

物理吸收和化學吸收

氣體中各組分因在溶劑中物理溶解度的不同而被分離的吸收操作稱為物理吸收,溶質與溶劑的結合力較弱,解吸比較方便。

但是,一般氣體在溶劑中的溶解度不高。利用適當的化學反應,可大幅度地提高溶劑對氣體的吸收能力。同時,化學反應本身的高度選擇性必定賦予吸收操作以高度選擇性。

此種利用化學反應而實現吸收的操作稱為化學吸收。

1. 氣體在液體中的溶解度,即氣-液平衡關係

在一定條件(系統的溫度和總壓力)下,氣液兩相長期或充分接觸後,兩相趨於平衡。此時溶質組分在兩相中的濃度分布服從相平衡關係。對氣相中的溶質來說,液相中的濃度是它的溶解度;對液相中的溶質來說,氣相分壓是它的平衡蒸汽壓。

氣液平衡是氣液兩相密切接觸後所達到的終極狀態。在判斷過程進行的方向(吸收還是解吸),吸收劑用量或是解吸吹掃氣體用量,以及裝置的尺寸時,氣液平衡資料都是不可缺少的。

吸收用的氣液平衡關係可用亨利定律表示:氣體在液體中的溶解度與它在氣相中的分壓成正比。即

式中,p*——溶質在氣相中的平衡分壓,kpa

y*——溶質在氣相中的摩爾分率

x ——溶質在液相中的摩爾分率

e和m為以不同單位表示的亨利係數,m又稱為相平衡常數。這些常數的數值越小,表明可溶組分的溶解度越大,或者說溶劑的溶解能力越大。e與m的關係為:

式中,p——總壓,kpa

亨利係數隨溫度而變,壓力不大(約5mpa以下)時,隨壓力而變得很小,可以不計。不同溫度下,二氧化碳的亨利係數如下:

表1 不同溫度下co2溶於水的亨利係數

吸收過程涉及兩相間的物質傳遞,它包括三個步驟:

①溶質由氣相主體傳遞到兩相介面,即氣相內的物質傳遞;

②溶質在相介面上的溶解,由氣相轉入液相,即介面上發生的溶解過程;

③溶質自介面被傳遞至液相主體,即液相內的物質傳遞。

一般來說,上述第二步即介面上發生的溶解過程很易進行,其阻力極小。因此,通常都認為介面上氣、液兩相的溶質濃度滿足相平衡關係,即認為介面上總保持著兩相的平衡。這樣,總過程速率將由兩個單相即氣相與液相內的傳質速率所決定。

無論氣相或液相,物質傳遞的機理包括以下兩種:

①分子擴散分子擴散類似於傳熱中熱傳導,是分子微觀運動的巨集觀統計結果。混合物中存在溫度梯度、壓強梯度及濃度梯度都會產生分子擴散。吸收過程中常見的是因濃度差而造成的分子擴散速率。

②對流傳質在流動的流體中不僅有分子擴散,而且流體的巨集觀流動也將導致物質的傳遞,這種現象稱為對流傳質。對流傳質與對流傳熱相類似,且通常是指流體與某一介面(如氣液介面)之間的傳質。

常見的解吸方法有公升溫、減壓、吹氣,其中公升溫與吹氣最為常見。溶劑在吸收與解吸裝置之間迴圈,其間的加熱與冷卻、洩壓與加壓必消耗較多的能量。如果溶劑的溶解能力差,離開吸收裝置的溶劑中溶質濃度較低,則所需的溶劑迴圈量必大,再生時的能量消耗也大。

同樣,若溶劑的溶解能力對溫度變化不敏感,所需解吸溫度較高,溶劑再生的能耗也將增大。

2. 流體力學效能

填料塔是一種應用很廣泛的氣液傳質裝置,它具有結構簡單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料製造等優點。

在填料塔內液膜所流經的填料表面是許多填料堆積而成的,形狀極不規則。這種不規則的填料表面有助於液膜的湍動。特別是當液體自乙個填料通過接觸點流至下乙個填料時,原來在液膜內層的液體可能轉而處於表面,而原來處於表面的液體可能轉入內層,由此產生所謂表面更新現象。

這有力地加快液相內部的物質傳遞,是填料塔內氣液傳質中的有利因素。

但是,也應該看到,在亂堆填料層中可能存在某些液流所不及的死角。這些死角雖然是濕潤的,但液體基本上處於靜止狀態,對兩相傳質貢獻不大。

液體在亂堆填料層內流動所經歷的路徑是隨機的。當液體集中在某點進入填料層並沿填料流下,液體將成錐形逐漸散開。這表明亂堆填料是具有一定的分散液體的能力。

因此,亂堆填料對液體預分布沒有苛刻的要求。

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