Расчет насадочного абсорбера

lign="justify">    1.4 Расчет коэффициентов массоотдачи и коэффициента массопередачи

    Коэффициент массопередачи К_y находят по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений

    

    где и - коэффициенты массоотдачи в жидкой и газовой фазах соответственно, кг/м^2.с;

 - коэффициент распределения

    Для колонн с неупорядоченной насадкой коэффициент массоотдачи  определим из уравнения:

    

    где  - диффузионный критерий Нуссельта для газовой фазы;

- критерий  Рейнольдса для газовой фазы  в насадке;

- диффузионный  критерий Прандтля для газовой  фазы.

    Находим :              

    

где  - коэффициент диффузии этанола в газовой фазе (природном газе), м²/сек; 

- эквивалентный  диаметр насадки, м;

    Определим критерий Рейнольдса:

    

    где - рабочая скорость газа в абсорбере, 032 м/с;

- эквивалентный  диаметр насадки, 0,035 м;

- плотность газа, 25,65 кг/м³;

- доля  свободного объема, 0,79  м³/м³;

- вязкость  газа, Па^.с.

=10 МПа∙с (при 0⁰С) .

    Приведем    к условиям в абсорбере:

    

                             10 ^. 10^{-6 .} 273 ^. 4/298 ^. 0,1 = 0,00037 Па^.с 

    

             0,32 ^. 0,035 ^. 25,65/ 0,79 ^. 0,00037 = 989,65

    Критерий  Прандтля определим по формуле :

    

    где   - вязкость газа, 0,000458 Па^.с;

_ρг- плотность газа, 32, 06  кг/м³;

- коэффициент  диффузии сероводорода в газовой фазе, м²/с.

    Определим   по формуле:

    

    где - мольные массы сероводорода и природного газа, г/моль;

 – мольные объемы сероводорода и природного газа, см³/моль

(3. 228)

  
 

              4,3 ^. 10^{-7 .} 298^{3/2 .} 1/  34 + 1/18    /40,788 ^. (32,9 ^{1/3 .} 31,4^1/3 )² = 3,9 ^. 10^-7 м²/с 

    Определим критерий Прандтля:

    36,99

    Определим коэффициент массоотдачи в газовой фазе по формуле:

    

    Выразим  в выбранной для расчета размерности:

    

    Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе  определим из уравнения:

    

    где  - диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы;

- критерий  Рейнольдса для стекающей по  насадке пленки жидкости;

- диффузионный  критерий Прандтля для жидкой фазы

    Находим :

    

    

    где - коэффициент диффузии серводорода в жидкой фазе (пропиленкарбонате), м²/сек;

- приведенная  толщина стекающей пленки жидкости, м;

- критерий  Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости;

- диффузионный  критерий Прандтля для жидкой фазы

    Определим критерий Рейнольдса:

    

    где - плотность орошения, м/с;

- плотность   жидкости, кг/м³;

- удельная  поверхность насадки, м²/м³;

- вязкость  жидкости, Па^.с.

    Плотность орошения найдем по формуле :

    

    где - массовый расход поглотителя (проиленкарбоната), кг/с;

- плотность   жидкости, кг/м³

    Площадь поперечного сечения абсорбера, м²

           

                      3,14 ^. 1,6² / 4 = 2 м²

 84,32 кг/с

 

_{а = 90 м²/м³}

                                  0,035 м/с

    

                4 ^. 0,035 ^. 1199 / 93 ^. 2,657 ^. 10^-3 = 679,32 

    Приведенную толщину стекающей пленки жидкости определим по формуле:

    

    где  - плотность жидкости, 1199 кг/м³;

- вязкость  жидкости, Па^.с

g - ускорение свободного падения, 9,81м/с²

    

    Критерий  Прандтля определим по формуле:

    

    где - плотность жидкости, кг/м³;

- вязкость  жидкости, Па^.с

- коэффициент  диффузии серводорода в жидкой фазе (пропиленкарбонате), м²/сек;

 

    Коэффициент диффузии   сероводорода в пропиленкарбонате определим по формуле:

    

    где  - параметр, учитывающий ассоциацию молекул растворителя;

М- молекулярная масса растворителя (пропиленкарбоната);

Т- температура процесса абсорбции, К;

- вязкость  пропиленкарбоната, мПа^.с;

- молекулярный  объем сероводорода.

М = 102,09 г/моль

Т=298 К;

Па^.с;

(3. 228)    

    

    Определим критерий Прандтля по формуле:

    

    Определим критерий массоотдачи в жидкой фазе по формуле:

    

                                                679,32^{0,75 .}  2152^0,5 = 0,00015 м/с 

    Выразим в выбранной для расчета размерности:

    

0,0015 ^. 1199 = 0,18 кг/м² с

             

    Найдем  коэффициент массопередачи по газовой фазе по формуле :

    

                      1/(1/0,032+2,84/0,18) = 0,021 кг/м²  

   1.5 Расчет поверхности массопередачи и высоты абсорбера

   Поверхность массопередачи в абсорбере определяется по формуле:

    

    где - производительность абсорбера по поглощаемому компоненту, кг/с;

- коэффициент  массопередачи по газовой фазе, 0,0168 кг/м^2.с;

- средняя  движущая сила процесса абсорбции,  0,059 кг /кг.

    F= 6.64/0.021^. 0.079 = 3400 м²

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

    

    где - поверхность массопередачи, 1800 м²;

 удельная  поверхность насадки, 140 м²/м³;

- диаметр  абсорбера, 1,2 м;

- доля активной  поверхности 

(при плотности  орошения  доля активной поверхности принимается равной единице; принимаем равной 0,95, т.к. = 0,024 3600=86,4 м/ч и часть насадки все равно не орошается.

    H= 3400/0.785 ^. 93 ^. 1.6^{2 .} 0.95 = 19 м

    Во избежание значительных нагрузок, а нижние слои насадки ее укладывают в колонне ярусами, по 20-25 решеток в каждом. Каждый ярус устанавливают на самостоятельные поддерживающие опоры. Расстояние между ярусами хордовой насадки 0,3-0,5 м

    Определим высоту насадочной части абсорбера:

    Принимаем число решеток в каждом ярусе 25, расстояние между ярусами 0,3 м