Абсорбционная установка
5.1 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера
Скорость газа в интервале устойчивости раборы провальных тарелок может быть оприделена с помощью уравнения [5.1.1]
[5.1.1]
Выбираем сетчатую провальную тарелку со свободным сечением Fс=0,2 и ширенной щели ?=6мм; при этом dє=2?=2*0,006=0,012м.
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. Приняв коэффициент В=8, получим:
Плотность газа при условиях в абсорбере составит:
кг/м3;
--плотности газа и жидкости соответственно, ;1,169
Диаметр абсорбера рассчитывают из уравнения расхода газа[5.1.2]:
[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;
? - газосодержание барботажного слоя ;
Гс= - критерий гидравлического сопротивления, х-щий относительную величину удельной поверхности массопередачи на тарелке;
?Pn=?gh0 - 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 Fс=0,2 и ширенной щели ?=6мм; при этом dє=2?=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, ;
? - 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]