Разработка адсорбционной установки для отчистки газовой смеси от паров этилового спирта

курсовая работа

3.3 Определение высоты насадочной колонны

Высота насадочной колонны определяется по формуле:

, (3.16)

где Нн - высота насадочной части колонны, м;

h1, h2, h3 - высота соответственно сепарационной части колонны (над насадкой), нижней части колонны и между слоями насадок (если насадка уложена в несколько слоев), м.

Расстояние между днищем абсорбера и насадкой h2 определяется необходимостью равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны:

h2= (1...1,5) · D = 1,5*1,3 = 2 м

Расстояние от верха насадки до крышки абсорбера зависит от размеров распределительного устройства для орошения насадки и от высоты сепарационного пространства, в котором часто устанавливают каплеотбойники для предотвращения брызгоуноса из колонны. Принимаем h1 = 2 м.

Расстояние между слоями насадок принимаются конструктивно.

Определим высоту насадки Нн исходя из основного уравнения массопередачи.

Движущая сила внизу абсорбера на входе газа:

(3.17)

Движущая сила вверху абсорбера:

(3.18)

Отношение , среднюю движущую силу определим по формуле 8.22 [2,с.211]:

(3.19)

Мольная масса газовой смеси М=31 кг/кмоль.

Вязкость газовой смеси:

Здесь 1,17·10-3 - коэффициент вязкости этилового спирта при 20 оС [7,с.501] и 0,018·10-3 - коэффициент вязкости воздуха при 20 оС [3, с.557]

Рассмотрим случай абсорбционной колонны с деревянной хордовой насадкой размером 10х100 с шагом в свету 30 мм.

Коэффициент диффузии паров этилового спирта в воздухе при 20 оС определяется по уравнению:

(3.20)

где D0 - коэффициент диффузии паров этилового спирта при нормальных условиях [3, с.540].

Критерий Рейнольдса для газовой фазы [7,с.199]:

, (3.21)

где - свободный объем насадки, м3/м3; dэк.нас. - эквивалентный диаметр насадки.

Режим движения газа - турбулентный.

Диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы [7, с.199]:

(3.22)

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе для регулярных насадок определяется по формуле [7, с.199]:

(3.23)

Выразим в выбранной для расчета размерности:

Приведенная толщина стекающей пленки жидкости:

(3.24)

Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленке жидкости:

, (3.25)

где L - секундный объемный расход жидкости, м3/с; S - площадь поперечного сечения абсорбера при D=1,2 м, м2.

Диффузионный критерий Прандтля для жидкости:

, (3.26)

где Dж - коэффициент диффузии паров этилового спирта в воде при 20 оС, м2/с [9,с.826].

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе находим по уравнению [7, с.200]:

Выразим в выбранной для расчета размерности:

Находим коэффициент массопередачи по газовой фазе Кy - по уравнению:

, (3.27)

где m - тангенс угла наклона равновесной кривой.

Площадь поверхности массопередачи в абсорбере:

Высоту насадки, требуемую для создания этой площади поверхности массопередачи, рассчитываем по формуле:

,

где F - площадь поверхности массопередачи, м2; f - удельная поверхность насадки, м2/м3; D - диаметр обечайки абсорбера, м; =1 - коэффициент смачиваемости насадки.

Высота насадки с 25% запасом:

Ннф=1,25·Нн=1,25·5,3=6,6 м

Высота насадочной колонны:

Н= Ннф+h1+h2=6,6+2+2=10,6 м.

Рассмотрим случай абсорбционной колонны с регулярной насадкой из колец Рашига размером 100х100х10.

Критерий Рейнольдса для газовой фазы [7,с.199]:

,

где - свободный объем насадки из колец Рашига размером 100х100х10, м3/м3; dэк.нас. - эквивалентный диаметр насадки.

Выразим в выбранной для расчета размерности:

Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленке жидкости:

,

где S - площадь поперечного сечения абсорбера при D=1,3 м, м2.

,

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:

Выразим в выбранной для расчета размерности:

Коэффициент массопередачи по газовой фазе Кy:

Площадь поверхности массопередачи в абсорбере:

Высоту насадки, требуемую для создания этой площади поверхности массопередачи, рассчитываем по формуле:

.

Высота насадки с 25% запасом:

Ннф=1,25·Нн=1,25·4,9=6,1 м

Высота насадочной колонны:

Н= Ннф+h1+h2=6,1+2+2=10,1 м.

Делись добром ;)