Технологический расчёт насадочного абсорбера

где -эффективная линейная плотность орошения, .

 [2, c.198].

Тогда

.

Доля активной поверхности насадки найдем из формулы (20)

                                            ,                                     (20)

где p и q – коэффициенты, зависящие от типа насадки.

Коэффициенты, зависящие от типа насадки будут равны:

p=0,0367; q=0,0086[3, c.343].

 

Тогда

.

 

1.6  Расчет коэффициентов массотдачи

 

Для выбранной  насадки коэффициент массоотдачи в газовой фазе βу находим из уравнения (21)

                          ,                   (21)

где  - средний коэффициент диффузии сероводорода в газовой фазе, ; 

- критерий Рейнольдса  для газовой фазы в насадке;

- критерий Прандтля для  газовой фазы; 

-высота элемента насадки, м.

Средний коэффициент диффузии сероводорода в газовой фазе находим по формуле (22)

                       ,             (22)

где и  - мольные объемы сероводорода и воздуха в жидком состоянии при нормальной температуре кипения, см3/моль

 и  - мольные массы соответственно H2S и воздуха, кг/моль.

Мольные объемы H2S и воздуха в жидком состоянии при нормальной температуре кипения будут равны:

 см3/моль;  см3/моль.

Мольные массы сероводорода и воздуха будут равны:

=34 кг/моль; =29 кг/моль.

Тогда

 м /с

Критерий Рейнольдса для газовой фазы находим по формуле (23)

                                            ,                                              (23)

где  - коэффициент динамическая вязкость воздуха при 20 °C, .

Коэффициент динамической вязкости воздуха будет равен:

  .

Тогда

.

Критерий Прандтля находим по формуле (24)

                                                   .                                            (24)

Получим:

.

Из уравнения (21) находим:

        м/c.

          Выразим  в выбранной для расчета размерности по формуле (25)

                                                   ,                                   (25)

          где  - средняя концентрация сероводорода в воздухе, .

          Среднюю концентрацию находим  по формуле (26)

                                                           .                                             (26)

          Тогда 

                                             .

           Из уравнения (25) находим:

                                       .

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе  находим по формуле (27)

                                       ,                         (27)

где – средний коэффициент диффузии H2S в воде, ;

 – приведенная толщина  стекающей пленки жидкости, м;

- модифицированный критерий  Рейнольдса для стекающей по  насадке пленки жидкости;

- диффузионный критерий Прандтля для жидкости.

Коэффициент диффузии находим по уравнению (28)

                              ,                 (28)

где  - параметр, учитывающий ассоциацию молекул;

- вязкость воды, .

.

Приведенная толщина стекающей пленки жидкости вычисляем по формуле (29)

                                                .                                          (29)

Получим:

м.

Критерий Рейнольдса находим по формуле (30)

                                                      ,                                       (30)

где -коэффициент динамической вязкости воды при 20°С, ;

- плотность воды при 20 °С, .

Коэффициент динамической вязкости воды при 20° С будет равен:

.

           Плотность воды при 20 ° С будет  равна:

м3/кг .

           Из уравнения (30) получим:

Диффузионный критерий Прандтля рассчитываем по формуле (31)

                                                       .                                        (31)

Получим:

Из уравнения (27) получим:

 м/с.

Выразим в выбранной для расчета размерности по формуле (32)

                                              .                                      (32)

Получим:

.

Из уравнения (12) получим:

  .

 

1.7  Поверхность массопередачи и высота абсорбера

 

                                                                                            (32)

Получим

.

Высоту насадки, необходимую для создания этой поверхности массопередачи рассчитываем по формуле (33)

                                                  .                                (33)

Получим:

                                       м.

Расстояние между днищем абсорбера и насадкой определяется необходимостью равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны. Расстояние от верха насадки до крышки абсорбера зависит от размеров распределительного устройства для орошения насадки и от высоты сепарационного пространства (в котором часто устанавливают устройства для предотвращения брызгоуноса из колонны).

Обычно высота абсорберов не превышает 40-50 м, поэтому для осуществления заданного процесса выберем 6 последовательно соединенных абсорбера, в каждом из которых высота насадки равна 37,5 м[2, c.200].

Для улучшения смачиваемости насадки в колонне большого диаметра, насадку укладывают слоями  высотой 2,5-3 м. Общая высота колонны складывается из высоты насадки и общей высоты перераспределительных разрывов  насадки, высот верхней и нижней сепарационных частей[4, c.20].

Примем эти расстояния равными соответственно 1 и 2 м, а высоту насадки найдем по формуле (34)

                                                                                                      (34)

                

 

Тогда общую высоту одного абсорбера рассчитываем по формуле (35)

                                             .                                        (35)

Получим:

м.

 

1.8 Гидравлическое сопротивление абсорберов

 

Гидравлическое сопротивление обуславливает энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер. Эту величину рассчитываем по формуле (36)

                                             ,                                           (36)

где - гидравлическое сопротивление сухой насадка, Па;

U-плотность орошения, ;

-коэффициент, который выбирается  в соответствии  выбранной насадки.

Коэффициент будет равен:

=184[2, c.201].

Гидравлическое сопротивление сухой насадки вычисляем по формуле (37)

                                         ,                                          (37)

где -коэффициент сопротивления;

- скорость газа в свободном  сечении насадки, м/c.

Находим скорость газа в свободном сечении насадки по формуле (38)

                                                     .                                                    (38)

Получим:

 м/с.

Находим коэффициент сопротивления по формуле (39)

                                                .                                              (39)

Получим:

.

Гидравлическое сопротивление сухой насадки находим из формулы (37)

 Па.

В соответствии с полученными значениями вычислим гидравлическое сопротивление из формулы (36)

Па.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А, Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов.- Л.: Химия, 1987 г.
2. Борисов Г.С, Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию.- М.: Химия, 1991г.
3. Рамм В. М, Абсорбция газов. Изд. 2-е, переработ. и доп. М., "Химия", 1976г.
4. Т. Л. Леканова, Е. Г. Казакова, Методическое пособие по курсовому проектированию по дисциплинам «Процессы и аппараты химических технологий», «Гидравлика и теплотехника»- Сыктывкар : СЛИ, 2010г.