Расчёт насадочного абсорбера
Задание:
В насадочном абсорбере чистой водой поглощается целевой компонент из его смеси с воздухом при давлении П и температуре t. Расход газа Vc (при нормальных условиях: 0°С, 760 мм. рт. ст.), начальное содержание А в газе yн, степень извлечения А равна ηП. Коэффициент избытка орошения φ, коэффициент смачивания ψ, коэффициент массопередачи К. Определить расход воды, диаметр абсорбера и высоту насадки. Принять рабочую скорость газа ω=0,8ωз, где ωз – скорость газа в точке захлёбывания.
Размер насадки,
мм
Целевой компонент А
П,
МПа
t,
°С
Vc,
м3/ч
ун,
%
ηП,
%
φ ψ
К·106,
Стальные кольца
35×35×2.5
сероводород
Н2S
0,8 10 1000 10 93 1,4 0,88 1
Расчёт процесса абсорбции ведут, либо в относительных мольных, либо в относительных массовых долях концентрации.
Равновесная зависимость системы газ-жидкость определяется законом Генри и следствием из закона Дальтона
,
где - коэффициент распределения
Е = 0,278·106 мм. рт. ст. = 37,06 МПа – коэффициент Генри для сероводорода при t = 10°С.
Уравнение математического баланса имеет вид
,
где М – количество распределённого компонента А,
G – расход инертного газа (воздух),
L – расход поглотителя (вода).
при Хн = 0;
Определим среднюю движущую силу:
,
где
Определим число единиц переноса.
Для линейной равновесной зависимости можно использовать аналитический метод,
и графический (построение ломанной)
Определим диаметр абсорбера.
,
где Vp – расход газовой смеси при рабочих условиях
отсюда получаем
,
где - плотность газа в рабочих условиях.
Определим рабочую скорость газа в колонне.
,
где а = 170 м2/м3 – удельная поверхность насадки,
- порозность насадки,
- плотность газа в рабочих условиях,
- плотность поглотителя в рабочих условиях,
- вязкость поглотителя в рабочих условиях,
- вязкость поглотителя в нормальных условиях,
А = -0,49; В = 1,04 – коэффициенты, зависящие от типа насадки,
– массовый расход поглотителя,
- массовый расход газа.
Находим из этого выражения м/с.
Рабочую скорость газа в процессе берём на 20% меньше скорости захлёбывания м/с.
Тогда диаметр аппарата равен:
м
Выбираем стандартный диаметр стального абсорбера D = 0,6м.
Находим высоту насадки.
м,
где - объёмный коэффициент массопередачи,
м2
Вывод:
В результате проведённых расчётов получаем насадочный абсорбер с диаметром кожуха в 0,6 метра, и высотой насадки 2,81 метра. Так как высота насадки лежит в пределах (3-5)·D = (1,8-3) м, то насадку разбиваем на слои:
hсл.1= 3·D =3·0,6=1,8м
hсл.2= 2,81-1,8 =1,1м
6 Программа для расчета насадочного абсорбера
Program Nasadki;
uses crt;
var
m,lm,l,Xc,Ypc,ys,ysp,xs,de,rog,arg,reg,vg,qv,dk,h1,h,dys,Dy,Yc,S,N,Xk,G,Ga,
Gk,Xkp,ae,mg,gn,p,Yn1,Xn1,Yk1,Ma,Ml,E1,S1,Rol,Vig,Vil,T,Yn,Yk,Xn,lam,uol,pc,
v0,dp,LB,Fi:real;
begin
clrscr;
writeln;
writeln('ishodnie i spravochnie dannie');
writeln;
write('Rashod gaza Vc: ');readln(V0); {m3/chas}
write('Davlenie p: ');readln(p); {MPa}
write('Yn: ');readln(Yn1); {abs.molnie}
write('Yk: ');readln(Yk1); {abs.molnie}
write('Xn: ');readln(Xn1); {abs.molnie}
write('Molek. massa abs-go componenta Ma: ');readln(ma);
ml:=18;
mg:=29;
write('Konstanta Genri E: ');readln(ae); {MPa}
write('Poroznost` nasadki e1: ');readln(e1);{m3/m3}
write('Udel`nay poverhnost` nasadki s1: ');readln(s1); {m2/m3}
Rol:=1000;
write('Vyzkost` vozduha Vig: ');readln(Vig);
write('Vyzkost` vodi Vil: ');readln(Vil);
write('Temperatura absorbcii T: ');readln(T); {^C}
write('Koefficient izbitka oroweniy Fi: ');readln(Fi);
clrscr;
De:=4*e1/s1;
Yn:=ma*yn1/(mg*(1-yn1)); {Otnos. ............
