Аналітичний огляд існуючих методів очищення димових газів від СО2

дипломная работа

5.2 Матеріальний розрахунок процесу абсорбції

Абсорбція СО2 здійснюється карбонат - бікарбонатним розчином. У якості вихідного розчину використовується 20%-вий розчин карбонату калію, який у процесі многоразової циркуляції у циклі абсорбер - регенератор стає карбонат - бікарбонатним розчином (КБР). Приймаємо для розрахунку такий склад КБР (% мас): К2СО3 - 15, КНСО3 - 14,1, Н2О - 70,9. Щільність розчину - 1139 кг/м3 10.

Концентрація СО2 на виході з абсорбера - не більш 2 % об.

Визначимо кількість поглинутого діоксину вуглецю:

, (5.9)

нм/год,

, (5.10)

кг/год.

Кількість карбонату калію, що йде на звязування 2067,134 кг/год СО2 визначаємо за рівнянням реакції:

К2СО3 + СО2 + Н2О 2КНСО3 (5.11)

138 кг/кмоль 44 кг/кмоль 18 кг/кмоль 2100 кг/кмоль

138 кг К2СО3 - 44 кг СО2;

2067,134 СО2.

Звідси,

кг/год.

У результаті реакції утворюється бікарбонат калію. Його кількість визначаємо пропорцією:

, (5.12)

кг/год.

Витрати води на звязування 2067,134 кг/год СО2 дорівнює:

кг/год,

Концентрація K2CO3 у розчині на вході у абсорбер дорівнює 171 г/л, на виході - 35 г/л [1]. Визначаємо ступінь використання карбонату калію:

. (5.13)

Визначаємо кількість карбонату калію, яка повинна міститися у розчині, з пропорції:

6483,284 кг/год - 79,5%

- 100%,

кг/год.

У розчині міститься (% мас.): К2СО3 - 15; КНСО3 - 14,1; Н2О - 70,9 (вихідні дані). Звідси:

кг/год,

кг/год.

Загальна маса карбонат - бікарбонатного розчину складає:

, (5.14)

кг/год.

При щільності розчину 139 кг/м3 обсяг карбонат - бікарбонатного розчину складає:

, (5.15)

м3/год.

Визначаємо склад димових газів після абсорбції СО2 карбонат - бікарбонатним розчином враховуючи ступінь виробітки поташу у розчині 79,5%.

Кількість СО2 в очищених димових газах складає:

, (5.16)

нм3/год.

Розчинністю N2 та O2 у КБР нехтуємо, так як вона незначна. Тоді,

та (5.17)

Кількість водяної пари у очищених димових газах визначаємо за величиною вологонасичення повітря при 70 єС та 745 мм. рт. ст.. При цих умовах кількість водяної пари у повітрі складає 197,95 г/м3 [10].

, (5.18)

нм3/год,

, (5.19)

кг/год,

нм3/год. (5.20)

Визначимо склад карбонат - бікарбонатного розчину після процесу абсорбції СО2:

, (5.21)

кг/год,

, (5.22)

кг/год,

, (5.23)

кг/год.

Складемо зведену таблицю матеріального балансу процесу абсорбції СО2 карбонат - бікарбонатним розчином.

Таблиця 5.5 - Матеріальний баланс процесу абсорбції

Добуток

Витрата

Статті добутку

нм3/год

%об

кг/год

% мас

Статті

нм3/год

%об

кг/год

% мас

Димові гази, у тому числі

СО2

N2

O2

H2Oпар

1336,78010799,852

749,48

1331,463

9,4

75,94

5,3

9,36

2625,820

13499,815

1070,686

1069,926

14,38

73,9

5,86

5,86

Димові гази, у тому числі

СО2

N2

O2

H2Oпар

284,421

10799,85

749,48

2915,099

1,93

73,23

5,08

19,76

558,684

13499,815

1070,686

2342,490

3,20

77,2

6,13

13,4

Разом

14217,575

100

18266,247

100

Разом

14748,85

100

17471,675

100

Карбонат - бікарбонатний розчин, у тому числі

К2СО3

КНСО3

Н2О

8155,074

7665,770

38546,316

15

14,1

70,9

Карбонат - бікарбонатний розчин, у тому числі

К2СО3

КНСО3

Н2О

1671,79

17034,834

36455,108

3,03

30,88

66,09

Разом

54367,16

100

Разом

55161,732

100

Усього

72633,407

Усього

72633,407

Делись добром ;)