Расчет абсорбционной установки

ВВЕДЕНИЕ 2
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ 4
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАСАДОЧНОГО АБСОРБЕРА 5
Масса поглощаемого вещества. Расход поглотителя 5
Движущая сила массопередачи 8
Коэффициент массопередачи 10
Скорость газа и диаметр абсорбера 10
Плотность орошения и активная поверхность насадки 12
Расчет коэффициентов массоотдачи 12
Поверхность массопередачи и высота абсорбера 16
Гидравлическое сопротивление абсорберов 17
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ 18
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 19

Технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса вещества из одной фазы в другую, называются массообменными, а аппараты, в которых происходят эти процессы, – массообменными аппаратами. Массообменные процессы широко используются в промышленности:
– для разделения жидких и газовых гомогенных смесей;
– для их концентрирования;
– для защиты окружающей природной среды, прежде всего для очистки сточных вод и отходящих газов.
....

Масса поглощаемого вещества. Расход поглотителя
Массу сероводорода, переходящего в процессе абсорбции из газовой смеси (г) в поглотитель за единицу времени, находим из уравнения материального баланса:
, (1)
где G, L – расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, кг / с;
, – начальная и конечная концентрации сероводорода в воздухе, кг / кг;
, – начальная и конечная концентрация сероводорода в воде кг / кг.
Выразим составы фаз, нагрузки по газу и жидкости в выбранной для расчета размерности:
, , , (2)
где , – плотность воздушной смеси на входе в абсорбер и выходе из абсорбера при нормальных условиях.
кг / м3,
кг / м3.
По уравнению (2) получим:
кг / кг,
кг / кг,
кг / кг.
Для выполнения дальнейших расчетов построим линии равновесных и рабочих концентраций рассматриваемого процесса абсорбции.
...

Движущая сила массопередачи
Движущей силой процесса абсорбции является степень отклонения системы от состояния равновесия. Следовательно, в каждой точке по высоте абсорбера она может быть рассчитана как разность между рабочей и соответствующей ей равновесной концентрациями. Поскольку движущая сила по высоте абсорбера меняется, то для расчета её среднего значения необходимо определить движущие силы по концам абсорбера – снизу и сверху.
Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз определим движущую силу в единицах концентрации газовой фазы по формуле:
, (11)
где , – большая и меньшая движущие силы на входе потоков в абсорбер и на выходе из него, кг / кг.
Значения равновесных концентраций, соответствующих начальной концентраций сероводорода в газе и конечной концентрации в газе определим из уравнения равновесной линии:
кг / кг,
кг / кг.
...

Скорость газа и диаметр абсорбера
Предельную скорость газа рассчитываем по формуле
, (13)
где А = – 0,073; В = 1,75 – коэффициенты, зависящие от типа насадки [1];
y – плотность газа при условиях в абсорбере, кг / м3;
x = 997 кг / м3 – плотность жидкости при условиях в абсорбере;
wпр – предельная фиктивная скорость газа, м / c.
Плотность газа при условиях в абсорбере определяем по формуле
, (14)
где T0 – температура при атмосферном давлении, равном 760 мм. рт. ст., К;
t – средняя температура потоков абсорбере, °С.
Поскольку давление в абсорбере атмосферное, то отношение давлений равно единице. Тогда
кг / м3.
Предельную фиктивную скорость газа рассчитаем по уравнению (13):
,
 м / с.
Рабочую скорость газа, во избежание больших гидравлических сопротивлений, находим из формулы
. (15)
Получим:
м / c.
Диаметр абсорбера рассчитываем по формуле
, (16)
где V – объемный расход газа при условиях в абсорбере, м3 / с;
w – рабочая скорость газа в абсорбере, м / с.
...

Расчет коэффициентов массоотдачи
Для колонн с неупорядоченной насадкой коэффициент массоотдачи можно найти из уравнения
, (20)
где – диффузионный критерий Нуссельта;
Dy – средний коэффициент диффузии сероводорода в газовой фазе, м2 / с;
– критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке; – диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы.
Средний коэффициент диффузии сероводорода в газовой фазе находим по формуле
, (21)
где , – мольные объемы сероводорода и воздуха в жидком состоянии при нормальной температуре кипения, см3 / моль;
, – это мольные массы соответственно сероводорода и воздуха, г / моль.
Мольные объемы сероводорода и воздуха в жидком состоянии при нормальной температуре кипения будут равны:
см3 / моль,
см3 / моль [3].
Мольные массы сероводорода и воздуха будут равны
г / моль,
г / моль [3].
Тогда
м2 / с.
Критерий Рейнольдса для газовой фазы находим по формуле
, (22)
где y – динамическая вязкость воздушной смеси при 20°C, Па  с.
...

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ
Схема абсорбционной установки приведена на рисунке 2. Газ на абсорбцию подается газодувкой 1 в нижнюю часть колонны, где равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент – насадку в виде колец Рашига 50  50 мм. Абсорбент из промежуточной емкости 9 насосом 10 подается в верхнюю часть колонны и равномерно распределяется по поперечному сечению абсорбера с помощью оросителя 4. В колонне осуществляется противоточное взаимодействие газа и жидкости. Очищенный газ, пройдя брызгооотбойник 3, выходит из колонны. Абсорбент стекает через гидрозатвор в промежуточную емкость 13, откуда насосом 12 направляется на регенерацию в десорбер 7 после предварительного подогрева в теплообменнике-рекуператоре 11. Исчерпывание поглощенного компонента из абсорбента производится в кубе 8, обогреваемом, как правило, насыщенным водяным паром.
...