3.3.6 Расчет коэффициентов массоотдачи
Для колонн с неупорядоченной насадкой коэффициент массоотдачи βу можно найти из уравнения /5, 19/.
(3.23)
где - диффузионный критерий Нусельта для газовой фазы
Отсюда βу (в м/с) равен:
(3.24)
где Ду – средний коэффициент диффузии Н2S в газовой фазе, м2/с
- критерий Рейнольда для газовой фазы в насадке;
- диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы;
- вязкость газа, Па · с
Коэффициент диффузии Н2S в газовой фазе можно рассчитать по уравнению:
(3.25)
где = 35,27 см3/моль – мольный объем Н2S; Vг = 43,74 см3/моль – мольный объем природного газа.
Объемы рассчитаны для газов в жидком состоянии при нормальной температуре кипения (средняя плотность природного газа в жидком состоянии при нормальной температуре ρср = 0,465 кг/м3, средняя при тех же условиях составляет 0,964 кг/м3).
= 34 г/моль – молярная масса Н2S.
Мг = 20,34 г/моль – молярная масса природного газа.
Представив, получим:
Выразим βу в выбранной для расчета равномерности
βу = 0,053 (ρу – уср) = 0,053(17,014 – 0,4695) = 0,877 кг/(м2·с)
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе βх находят из обобщенного уравнения, пригодного как для регулярных (в том числе и хордовых), так и для неупорядоченных насадок /5, 20/.
(3.26)
где - диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы.
Отсюда βх (в м/с) равен:
(3.27)
где Дх – средний коэффициент диффузии Н2S в метаноле, м2/с
- приведенная толщина стекающей планки жидкости, м;
- модифицированный критерий Рейнольда для стекающей по насадке пленки жидкости;
- диффузионный критерий Прандтля для жидкости.
В растворах коэффициент диффузии Дх может быть достаточно точно вычислен по уравнению /5, 23/
(3.28)
где М – молярная масса метанола, равна 0,147 кг/моль; Т – температура метанола, К; Ti = - 70оС; μх – вязкость метанола, Па·с, равна 7,8 мПа·с; = 35,27 см3/моль – мольный объем Н2S; β = 1 – параметр, учитывающий ассоциацию молекулы.
Подставив численные значения, получим:
Выразим βх в выбранной для расчете размерности:
βх = 1,28 · 10-6 (ρх – Схср)
где Схср – средняя объемная концентрация H2S в поглотителе, кг H2S/(м2·см) /5, 19, 20, 22/; βх = 1,28 · 10-6 (1060 – 52,8) = 1,29 · 10-3 кг/(м2·с).
По уравнению (3.15) рассчитаем коэффициент массоотдачи в газовой фазе Ку:
Все эмпирические уравнения, использованные для расчета коэффициента массоотдачи первой ступени абсорбционной колонны можно использовать для расчета второй ступени с некоторыми изменениями диффузионных критериев.
Коэффициент массотдачи в газовой фазе βуII для регулярных насадок найдем из уравнения
(3.29)
где - диффузный критерий Нуссельта для газовой фазы.
Отсюда βуII (в м2/с) равен:
(3.30)
Для решения этого уравнения вычисляем численные значения диффузионных критериев и и коэффициент диффузии остаточных Н2S в газовой фазе по уравнению (3.24).
Подставив данные значения, получим:
Переводим в выбранный для данного расчета размерности:
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе находим, используя уравнение (3.25) и (3.26).
Все уравнения определения критериев и остаются те же, что и для первой ступени колонны.
Коэффициент диффузии в растворах определяем по уравнению (3.27).
Подставив значения, получим:
Переведем в выбранную размерность:
По уравнению (3.14) определим значения коэффициентов массопередачи в газовой фазе КуII:
0 комментариев