1.3. Расчет движущей силы

В насадочном абсорбере жидкая и газовая фазы движутся противотоком. Движущую силу в этом случае определяют, :

,

(5)

где и – большая и меньшая движущие силы на входе потоков в абсорбере и на выходе из него (см. рис. 1 и 2).

Как следует из рис. 1 и 2, и – концентрации поглощаемого компонента в газе, равновесные с концентрациями в жидкой фазе соответственно на входе в абсорбер и на выходе из него.

1.4. Расчет скорости газа и диаметра абсорбера

При расчете скорости газа сначала рассчитывают фиктивную скорость газа в точке захлебывания (инверсии) по формуле, :

,

(6)

где и – динамические коэффициенты вязкости поглотителя и воды, ; и – коэффициенты, зависящие от типа насадки; их значения приведены в табл. 1.

Таблица 1

Значения коэффициентов и

Тип насадки
Трубчатая		1,75
Плоскопараллельная хордовая	0	1,75
Пакетная	0,062	1,55
Кольца Рашига в навал	–0,073	1,75
Кольца Палля	–0,49	1,04
Седла размером 25 мм	–0,33	1,04
Седла размером 50 мм	–0,58	1,04

При расчете скорости по уравнению (6) плотность инертного газа необходимо пересчитать на условия в абсорбере.

Различные насадки показаны на рис. 3. Их характеристики, заимствованные из [2], приведены в табл. 2.

Рис. 3. Виды насадок: а – деревянная хордовая; б – кольца Рашига внавал и с упорядоченной укладкой; в – кольцо с вырезами и внутренними выступами (кольцо Палля); г – керамические седла Берля; д – седла «Инталокс»; е – кольцо с крестообразными перегородками; ж – кольцо с внутренними спиралями; з – пропеллерная насадка

Таблица 2

Характеристики насадок (размеры даны в мм)

Насадка
Регулярные насадки
Деревянная хордовая
Шаг в свету:
10	100	0,55	0,022
20	65	0,68	0,042
30	48	0,77	0,064
Керамические кольца Рашига
	110	0,735	0,027
	80	0,72	0,036
	60	0,72	0,048

Продолжение табл.2

Насадка
Неупорядоченные насадки
Керамические кольца Рашига
		440		0,7		0,006
		330		0,7		0,009
		200		0,74		0,015
		140		0,78		0,022
		90		0,785		0,035
Стальные кольца Рашига
		500		0,88		0,007
		350		0,92		0,012
		220		0,92		0,017
		110		0,95		0,035
Керамические кольца Палля
		220		0,74		0,014
		165		0,76		0,018
		120		0,78		0,026
		96		0,79		0,033
Стальные кольца Палля
		380		0,9		0,010
		235		0,9		0,015
		170		0,9		0,021
		108		0,9		0,033
Керамические седла Берля
12,5		460		0,68		0,006
25		260		0,69		0,011
38		165		0,7		0,017
Керамические седла «Инталокс»
12,5	625		0,77		0,005
19	335		0,775		0,009
25	255		0,78		0,012
38	195		0,79		0,017
50	118		0,81		0,027

Рабочая скорость газа в абсорбере составляет от скорости захлебывания, :

,

(7)

Диаметр абсорбера находится из уравнения расхода, м:

,

(8)

где – объемный расход газа при условиях в абсорбере, .

Далее выбирается стандартный внутренний диаметр обечайки абсорбера из приведенных ниже нормальных рядов диаметров колонн (в метрах), принятых в химической промышленности:

.

При этом действительная рабочая скорость газа в колонне, :

,

(9)

где – стандартный диаметр обечайки, м (см. выше).

Для обеспечения эффективной работы абсорбера необходимо, чтобы поверхность насадки была смочена полностью. Существует некоторая минимальная эффективная плотность орошения , выше которой всю поверхность насадки можно считать смоченной. Для насадочных абсорберов ее находят по соотношению, :

,

(10)

где – эффективная линейная плотность орошения, . Для колец Рашига размером и хордовых насадок с шагом более , для всех остальных насадок .

Действительную плотность орошения рассчитывают по формуле, :

,

(11)

где – площадь поперечного сечения абсорбера, .

Очевидно, что должна быть больше , но не намного (при чрезмерно большом значении действительной плотности орошения сильно возрастает гидравлическое сопротивление абсорбера). Поэтому расчет скорости газа по формуле (6) и затем выбор диаметра абсорбера необходимо провести для разных размеров выбранной насадки. Результаты расчетов заносятся в таблицу, аналогичную табл. 3.

Таблица 3

Зависимость скорости газа, диаметра абсорбера и плотности орошения от типа насадки и размеров ее элементов

Насадка						,	,

Из данных, сведенных в табл. 3, сравнением и выбирается, как указано выше, оптимальный стандартный внутренний диаметр обечайки абсорбера и соответствующая ему действительная рабочая скорость газа в колонне . Разумеется, соотношение (7) должно выполняться по-прежнему.