Аналітичний огляд існуючих методів очищення димових газів від СО2

дипломная работа

6 6. Алгоритм конструктивного розрахунку абсорберу для уловлювання діоксиду вуглецю

Розрахунок швидкості газу в колоні ведеться за формулою:

, (6.1)

де dk - діаметр ковпачка;

- відстань від верхнього краю ковпачка до вище розташованої тарілки, м;

Н - відстань між тарілками.

, (6.2)

де - висота ковпачка.

Діаметр абсорберу розраховуємо виходячи із рівняння витрати:

, (6.3)

де V - витрата димового газу при фактичних умовах, м3/год.

(6.4)

Приймаємо стандартний внутрішній діаметр обичайки абсорбера та уточнюємо дійсну швидкість газу в колоні.

Для ковпачкових тарілок віднос рідини розраховують за наступною залежністю [6]:

, (6.5)

де Е - маса рідини, яка відноситься з 1 м2 робочої площі перерізу колони, кг/м2•с;

- динамічна вязкість розчину, мПа•с;

- поверхневе натягнення розчину, мН/м.

Визначаємо відсотковий вміст К2СО3 у розчині.

Динамічний коефіцієнт вязкості розчину розраховуємо за формулою [6]:

, (6.6)

де - динамічний коефіцієнт вязкості чистої рідини,

ц - обємна частка фази у суспензії.

Якщо поглинальний розчин уноситься, то

, (6.7)

де - загальний переріз колони, м2,

, (6.8)

Виходячи з залежності (6.5) [6] знаходимо hc.

Для ковпачкових тарілок висоту світлого шару рідини можна розрахувати за рівнянням [6]:

, (6.9)

де - висота переливної перегородки, м;

- лінійна щільність зрощення, м3/м•с;

, (6.10)

де - обємна витрата рідини, м3/с;

- периметр зливу, м.

Висоту шару піни знаходимо за формулою [6]:

, (6.11)

де - газовміст барботажного шару, знаходимо за рівнянням [6]:

, (6.12)

де - критерій Фрудо,

. (6.13)

Відстань між тарілками визначаємо як:

. (6.14)

Визначення числа тарілок проводиться графічним методом.

Орієнтировочну оцінку кількості тарілок у абсорбері можна здобути більш простим методом теоретичних тарілок, суть якого є в визначенні числа сходинок між рівноважною та робочою лінією процесу.

Рівновага у системі димовий газ - діоксид вуглецю - поглинальний розчин точно описується рівнянням, яке отримано на підставі вираження константи рівноваги реакції поглинання діоксиду вуглецю поташним розчином [6].

, (6.15)

де с - концентрація діоксиду вуглецю у поглинальному розчині, кг/м3;

- рівноважний тиск діоксиду вуглецю у димовому газі над розчином, мм.рт.ст..

Для будування рівноважної лінії розбиваємо інтервал концентраційдіоксиду вуглецю на рівні частини та визначаємо рівноважний тиск діоксиду вуглецю над розчином при вибраних концентраціях.

Рівняння робочої лінії абсорбера може бути подано у вигляді:

, (6.16)

де - обємна витрата розчину, м3/год;

- обємна витрата газу, нм3/год;

- концентрація діоксиду вуглецю у розчині, який стікає з і-ої тарілки, кг/м3;

- концентрація діоксиду вуглецю у паровій фазі, яка поступає на і-ту тарілку, кг/м3.

Для виробничих концентрацій діоксиду вуглецю у розчині визначаємо відповідні концентрації діоксиду вуглецю в паровій фазі за рівнянням робочої лінії:

. (6.17)

Визначаємо парціальний тиск діоксиду вуглецю у димовому газі в і-му перерізі:

, (6.18)

де - парціальний тиск газу в і-му перерізі, мм.рт.ст.

. (6.19)

За даними розрахунків будуємо рівноважну лінію процесу абсорбції. По рисунку визначаємо теоретичну кількість тарілок і, розраховуючи коефіцієнт корисної дії з визначаємо необхідну кількість тарілок:

, (6.20)

де - теоретична кількість тарілок;

з - коефіцієнт корисної дії.

Висота тарільчатої частини абсорбера:

, (6.21)

За конструктивним розумінням приймаємо відстань між верхньою тарілкою та кришкою абсорбера - Zв, а відстань між нижньою тарілкою та днищем абсорберу - Zн. Тоді загальна висота тарільчатого абсорбера дорівнює:

. (6.22)

Гідравлічний опір тарілок абсорбера розраховують за формулою [6]:

. (6.23)

Повний гідравлічний опір однієї тарілки ?Р складається з трьох складових:

, (6.24)

де - гідравлічний опір сухої тарілки, Па;

- гідравлічний опір газорідинного шару на тарілці, Па;

- гідравлічний опір, обумовлений силами поверхневого натяжіння, Па.

Гідравлічний опір сухої тарілки розраховуємо за формулою [6]:

, (6.25)

де - коефіцієнт опору;

- частка вільного перерізу тарілки, м22.

, (6.26)

де - вільний переріз тарілки, м2;

- переріз абсорбера, м2.

, (6.27)

Гідравлічний опір газорідинного шару на тарілці розраховуємо за формулою:

, (6.28)

де - прискорення вільного падіння, м2/с;

- густина поглинального розчину, кг/м3;

- висота світлого шару рідини, м.

Гідравлічний опір, обумовлений силами поверхневого натяжіння розраховуємо за формулою [6]:

, (6.29)

де - поверхневе натяжіння поглинального розчину, Н/м;

- еквівалентний діаметр щілини в тарілці, м:

. (6.30)

Делись добром ;)