Расчет характеристик процесса абсорбции.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒

Некоторые жидкости и твердые вещества при контакте с многокомпонентной газовой средой способны избирательно извлекать из нее отдельные ингредиенты и поглощать (сорбировать) их. Абсорбцией называется перенос компонентов газовой смеси в объеме соприкасающейся с ней конденсированной фазы. Обратный процесс, т.е. удаление из объема конденсированного вещества поглощенных молекул газа, называется дегазацией или деабсорбцией. Молекулы поглощаемого вещества – абсорбата удерживаются в объеме поглотителя – абсорбента, равномерно распределяясь среди его молекул вследствие растворения или химической реакции. Процесс, завершающийся растворением абсорбата в поглотителе, называют физической абсорбцией (абсорбция). Процесс, сопровождающийся химической реакцией между поглощаемыми компонентами и абсорбентом, называют химической абсорбцией (хемосорбция). В качестве абсорбента для очистки выбросов на практике используют только капельные жидкости. Одной из основных областей применения абсорбции является удаление водорастворимых газообразных загрязнений из отходящих газов различных процессов; примерами таких загрязнений являются НС1, SO2, NO2, HF, SiF4, NH3 и H2S.

Выбор абсорбента зависит от ряда факторов; главными среди них является способность поглощать загрязнитель из газовой фазы.

На интенсивность перехода загрязнителя из газовой фазы в жидкую большое влияние оказывают температура и давление процесса, а также способ организации контакта фаз.

Для абсорбции газовых загрязнителей наиболее употребительны насадочные и тарельчатые колонны.

Давление газов на входе в абсорбер – атмосферное.

Концентрация С₃Н₆О в объемных %, C_by – 3,5%.

Расход отбр.газов W_bva=4,5 м³/с.

Процесс – изотермический.

Удаление С₃Н₆О будет производиться до ПДКм.р, т.к. ПДКр.з.=0, ПДКм.р.(С_к)=200 мг/м³= 200*10^-6 кг/м³

В качестве абсорбента принимаем воду, при t = 25 C⁰.

Данные о загрязнителе – абсорбенте и газоносителе сведем в таблицу.

Среда	M
С₃Н₆О		0,790	0,723	329,3	9,35*10^-6	-
Воздух		1,239	1,135	-	15,96*10^-6	-
H₂O			916,1		893,7*10^-6	71,96*10^-3

кг/м³

Па*с

4.1 Определяем необходимую степень очистки.

где С₀ –концентрация С₃Н₆О в газовой смеси при н.у.

, кг/м³

кг/м³

4.2 Определяем массовые и объемные расходы всех ингредиентов при н.у.

Массовый расход С₃Н₆О на входе в абсорбер

, кг/с

кг/с

Определение концентрации С₃Н₆О в объемных %

, об. %

об. %

Плотность отбросного воздуха на входе в абсорбер

, кг/м³

кг/ м³

Массовый расход отбр. газов на входе в абсорбер

, кг/с

кг/с

Массовый и объемный расходы воздуха

, кг/с

кг/с

, м³/с

м³/с

Концентрация HCl на выходе в объемных %

Объемный расход отбр. газов на выходе

, кг/с

Плотность отбр. газов и HCl на выходе при н.у.

, кг/ м³

кг/ м³

Массовый расход отбр. газов на входе

, кг/с

кг/с

Массовый расход отбр. газов на входе

, кг/с

кг/с

4.3. Производительность абсорбера по С₃Н₆О (количество С₃Н₆О поглощаемого в абсорбере или поток массы HCl из газовой среды в жидкую).

1 способ кг/с

2 способ кг/с

Определяем поток массы улавливаемого HCl

, кмоль/с

кмоль/с

4.4 Представляем концентрацию загрязнителей в относ. мольных Y_n, X_n и относ. массовых концентрациях Y_g, X_g.

Линия равновесия раствора соляной кислоты при изотермическом процессе будет аппроксимироваться в виде прямой. Построим линию равновесия и найдем max возможную равновесную концентрацию.

где m – коэффициент распределения, m=0,9999

Выразим ее в массовых единицах

4.5. Теоретический min расход воды

, кг/с

кг/с

Определяем технический расход поглотителя

, кг/с

кг/с

Найдем действ. конечную концентрацию в воде

Определим равновесную концентрацию C₃H₆O в отбр. газе

Равновесная и рабочая характеристики абсорбции (в массовом выражении)

4.6 Определяем движущие силы абсорбции

,

где Y_{gb_eq}=m*X_g=0,9999*0057=0,057

- max значение движущей силы.

,

где Y_{ge_eq}=0

- min значение движущей силы.

,

Средняя движущая сила абсорбции

,

,

Принимаем для очистки возд. насадочный абсорбер с седлами «Инталокс» с высотой 50 мм и след. параметрами:

D_eq – 0,027 м,

- пористость = 0,79 м³/м³

f_v – площадь поверх. загрузки - 118 м²/м³

- насыпная плотность загрузки – 530 кг/м³

А – 0,58

В – 1,04

Определяем среднюю плотность отбросных газов

, кг/ м³

кг/ м³

Средний массовый расход объемных газов

, кг/с

, кг/с

Вычислим конечную объемную массовую концентрацию HCl в поглотителе

,

4.7. Найдем предельную скорость газового потока

м/с

Принимаем скорость рабочего потока 2 м/с.

м/с

Определяем средний объемный расход газа в колонне

, м³/с

м³/с

Определяем диаметр колонны

, м

м

Берем стандартный диаметр d_станд=1600мм. Пересчитываем скорость потока.

, м/с

м/с

Определяем плотность орошения

,

где f –площадь поперечного сечения абсорбера, м²

, м²

м²

Определяем min возможную площадь орошения

,

где - линейная площадь орошения = 2,2*10^-5

Так как , то коэффициент смачиваемости насадки равен 1.

Определяем коэффициент диффузии C₃H₆O в воздухе и жидкости

, м²/с

где =7,7*10^-6

м²/с

, м²/с

где = 1,8*10^-9

м²/с

Вычисляем критерий Рейнольдса

Определяем диффузионный критерий Прандтля

Определяем критерий Нуссельта для абсорберов с неупорядоченными насадками

Коэффициент массоотдачи для газовой фазы

, м/с

м/с

4.8. Определяем критериальные параметры для жидкой фазы

Вычисляем критерий Рейнольдса

Определяем диффузионный критерий Прандтля

Определяем критерий Нуссельта для абсорберов с неупорядоченными насадками

4.9. Коэффициент массоотдачи для жидкой фазы

, м/с

где - приведенная толщина жидкой пленки

м/с

4.10. Вычисляем средние массовые концентрации загрязнителя в ГС и ЖС

,

,

Представим коэффициенты массоотдачи в кмолях ацетона, отнесенных к единичным движущим силам с соответствующих фазах (выраженных в относительных мольных долях).

,

,

Представим коэффициенты массоотдачи, отнесенных к единичной движущей силе, в массовых долях.

,

,

Представим коэффициенты массоотдачи, отнесенных к единичным движущим силам в кг C₃H₆O (выразив их в массовых долях).

,

,

4.11. Вычислим коэффициент массопередачи в ГС и ЖС

,

,

4.12. Определяем требуемую поверхность массообмена (выбираем большее)

, м² и , м²

м²

м²

Принимаем к расчету пл. массообмена 2250 м²и по ней определяем общую высоту нагрузки

, м

м

Один ярус загрузки max может составлять 3 м, max количество ярусов в аппарате – 3.

Дата добавления: 2015-12-18; просмотров: 32; Мы поможем в написании вашей работы!
Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!