Абсорбционная установка (стр. 3 из 4)

[5.1.2]

Где V0 – производительность по газу при нормальных условиях,

T0 – температура при стандартных условиях, К.

t- температура процесса, К.

P0 – давление при стандартных условиях, Па.

P- давление газа поступающее на установку,Па.

м

Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера D=1,2m. При этом действительная скорость газа в абсорбере равна[5.1.3]:

[5.1.3]

м/с.

Расчет коэффициента массопередачи тарельчатых абсорберов проводят по модификационному уравнению массопередачи для жидкой и газовой относят к единице рабочей площади тарелки.[5.1.4]

, [5.1.4]

где М – Масса передаваемого вещества через поверхность массопередачи в еденицу времени, кг/с;

F – Суммарная рабочая площадь тарелок в абсорбере,

В этом случае необходимое число тарелок определяют делением суммарной площади тарелок на рабочую площадь одной тарелки:

,

n – число тарелок;

f - рабочая площадь одной тарелки,

Коэффициент массопередачи находят по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений:[5.1.5]

[5.1.5]

Где

и –– коэффициенты массопередачи, отнесенные к единице рабочей площади тарелки для жидкой и газовой фаз соответственно ;

–– коэффициент распределения, ;

–– коэффициенты массоотдачи, отнесенные к единице рабочей площади тарелки для жидкой и газовой фаз соответственно, .

Воспользуемся обобщенным критериальным уравнением [5.1.6], применимое для различных конструкций барботажных тарелок:

[5.1.6]

При этом для жидкой фазы:

;

Для газовой фазы:

;

где А – коэффициент

Dx,Dy – коэффициенты молекулярной диффузии распределяемого компонента соответственно в жидкости и газе,

;

- Средние скорости жидкости и газа в барботажном слое, м/с;

ε – газосодержание барботажного слоя

;

Гс=

- критерий гидравлического сопротивления, х-щий относительную величину удельной поверхности массопередачи на тарелке;

ΔPn=ρgh0 – гидравлическое сопротивление барботажного газо-жидкостного слоя (пены) на тарелке, Па;

h0 – высота слоя светлой жидкости на тарелке, м;

l – характерный линейный размер,(средний диаметр пузырька) газовой струи в барботажном слое, м.

В интенсивных гидродинамических режимах лин. Размер l становится практически постоянным. Тогда критериальные уравнения массоотдачи, приводится в этом случае к удобному для расчета виду:

; [5.1.7]

[5.1.8]

Выбираем сетчатую провальную тарелку со свободным сечением F_с=0,2

и ширенной щели δ=6мм; при этом dє=2δ=2*0,006=0,012м.

Найдем гидравлическое сопротивление барботажного газожидкостного слоя на тарелки, Па:[5.1.9]

, [5.1.9]

где hn– высота газожидкостного барботажного слоя (пены) на тарелке, м.

Высоту газожидкостного слоя для провальных тарелок определяют по уравнению:[5.1.10]

[5.1.10]

где

- критерий Фруда;

W0 – скорость газа в свободном сечении (щелях) тарелки, м/с;

В – коэффициент, равный 2,95 для нижнего и 10 верхнего пределов работы тарелки. Наиболее интенсивный режим работы тарелок соответствует верхнему пределу, когда В=10 однако с учетом возможного колебания нагрузок по газу принимают В=6-8.

[5.1.11]

где U – плотность орошения,

;

g – ускорение свободного падения,

;

σ – поверхностное натяжение жидкости, Н/м

Плотность орошения для провальных тарелок, не имеющих переливных устройств, найдем по уравнению:[5.1.12]

[5.1.12]

L– расход поглотителя воды кг/с.

Найдем плотность орошения:

=

Пересчитаем величину коэффициента В, которая была принята равной 8, с учетом действительности скорости газа в колоне:[5.1.13]

[5.1.13]

5.2 Расчет высоты светлого слоя жидкости

Высоту светлого слоя жидкости на тарелке находят из соотношения:[5.2.1]

[5.2.1]

hп – высота газожидкостного барботажного слоя (пены) на тарелке, м.

Рассчитаем критерий Фруда:

Отсюда находим высоту газожидкостного слоя:

м

Газосодержание барботажного слоя находят по уравнению:

Тогда высота светлого слоя жидкости:

м

5.3 Расчет коэффициентов массоотдачи

Для расчета коэффициента массоотдачи, найдем значения коэффициентов молекулярной диффузии по уравнению:[5.3.1]

Коэффициент диффузии компонента газовой фазы А в газе В можно рассчитать, пользуясь полуэмпирической зависимостью [5.3.1]:

, [5.3.1]

Где VAVB – мольные объемы газов А и В соответственно в жидком состоянии при нормальной температуре кипения,

/кмоль;

МА и МВ – мольные массы газов А и В соответственно кг/кмоль;

Р – давление в абсорбере, Па;

Т – температура газа, К.

м³/кмоль; м³/кмоль;

Определим Dy для рассматриваемого случая:

Коэффициент диффузии Dx в разбавленных растворах можем вычислить по уравнению [4.4.2]

[5.3.2]

Где М – мольная масса растворителя, кг/кмоль;

Т – температура растворителя, К;

VА – мольный объем поглощаемого компонента,

;

x – поправочный компонент (x = 2.6 для воды);

Рассчитав значения коэффициентов молекулярной диффузии, вычисляем коэффициенты массоотдачи:

м/с

= м/с

Выразим

и в выбранной для расчета размерности:

кг/(м²·с)