Расчёт насадочного абсорбера

Расчёт насадочного абсорбера

 

Задание:

В насадочном абсорбере чистой водой поглощается целевой компонент из его смеси с воздухом при давлении П и температуре t. Расход газа V_c (при нормальных условиях: 0°С, 760 мм. рт. ст.), начальное содержание А в газе y_н, степень извлечения А равна η_П. Коэффициент избытка орошения φ, коэффициент смачивания ψ, коэффициент массопередачи К. Определить расход воды, диаметр абсорбера и высоту насадки. Принять рабочую скорость газа ω=0,8ω_з, где ω_з – скорость газа в точке захлёбывания.

Размер насадки, мм	Целевой компонент А	П, МПа	t, °С	Vc, м3/ч	ун, %	ηП, %	φ	ψ	К·106,
Стальные кольца 35×35×2.5	сероводород Н2S	0,8	10	1000	10	93	1,4	0,88	1

Расчёт процесса абсорбции ведут, либо в относительных мольных, либо в относительных массовых долях концентрации.

Равновесная зависимость системы газ-жидкость определяется законом Генри и следствием из закона Дальтона

,

где  - коэффициент распределения

Е = 0,278·10⁶ мм. рт. ст. = 37,06 МПа – коэффициент Генри для сероводорода при t = 10°С.

 

Уравнение математического баланса имеет вид

,

где М – количество распределённого компонента А,

G – расход инертного газа (воздух),

L – расход поглотителя (вода).

 при Х_н = 0;

Определим среднюю движущую силу:

,

где

 

Определим число единиц переноса.

Для линейной равновесной зависимости можно использовать аналитический метод,

и графический (построение ломанной)

Определим диаметр абсорбера.

,

где V_p – расход газовой смеси при рабочих условиях

отсюда получаем

,

где  - плотность газа в рабочих условиях.

Определим рабочую скорость газа в колонне.

,

где а = 170 м²/м³ – удельная поверхность насадки,

 - порозность насадки,

  - плотность газа в рабочих условиях,

  - плотность поглотителя в рабочих условиях,

  - вязкость поглотителя в рабочих условиях,

  - вязкость поглотителя в нормальных условиях,

А = -0,49; В = 1,04 – коэффициенты, зависящие от типа насадки,

  – массовый расход поглотителя,

  - массовый расход газа.

Находим из этого выражения  м/с.

Рабочую скорость газа в процессе берём на 20% меньше скорости захлёбывания м/с.

Тогда диаметр аппарата равен:

 м

Выбираем стандартный диаметр стального абсорбера D = 0,6м.

Находим высоту насадки.

 м,

где   - объёмный коэффициент массопередачи,

 м²

Вывод:

В результате проведённых расчётов получаем насадочный абсорбер с диаметром кожуха в 0,6 метра, и высотой насадки 2,81 метра. Так как высота насадки лежит в пределах (3-5)·D = (1,8-3) м, то насадку разбиваем на слои:

h_сл.1= 3·D =3·0,6=1,8м

h_сл.2= 2,81-1,8 =1,1м