23

4 Тепловой баланс абсорбции

Уравнение теплового баланса абсорбции имеет вид:

Q_жг + Q_та = Q_сг + Q_на ,

где Q_исх – количество тепла, приходящее с жирным газом, Дж/кг∙⁰С;

Q_та – количество тепла, приходящее с тощим абсорбентом, Дж/кг∙⁰С;

Q_сг – количество тепла, уходящего с потоком сухого газа, Дж/кг∙⁰С;

Q_на – количество тепла, уходящего с насыщенным абсорбентом, Дж/кг∙⁰С

Целью расчета теплового баланса является определение температуры насыщенного абсорбента.

Для расчета теплового баланса необходимо рассчитать теплоемкости потоков и теплоту парообразования.

4.1 Расчет количества тепла, приходящего с тощим абсорбентом

Количество тепла, приходящего с тощим абсорбентом, рассчитывается по формуле:

(10)

где G_та,i – массовый расход компонента тощего абсорбента, кг/ч;

t_та,i – температура тощего абсорбента, °С;

С_та.i – теплоемкость компонента тощего абсорбента при 40 °С.

Теплоемкость тощего абсорбента рассчитывается по правилу аддитивности:

(11)

где С_i – теплоемкость i-го компонента, Дж/кг∙к;

х_i – массовая доля компонента в смеси.

Значение теплоемкости компонентов смеси при соответствующих температурах (°С) вычислены по аппроксимационным уравнениям, полученным графической аппроксимацией средствами Ms Excel с помощью линии тренда литературных данных [2].

Теплоемкости компонентов в потоках представлены в таблице 7.

Таблица 7 – Теплоемкости компонентов в потоках

Компонент	Теплоемкость, кДж/кг∙град
	жирный газ	тощий абсорбент	сухой газ	насыщенный абсорбент
Водород	10,8063	-	10,8063	10,9692
Этан	1,050225	-	1,050225	1,0326
Пропан	1,79485	-	1,79485	1,8481
Изобутан	1,971725	-	1,971725	1,9169
Изобутен	2,43715	-	2,43715	2,5129
Октан	-	2,2982	-	2,4022
п-Ксилол	-	1,7588	-	1,8228

кДж/кг∙⁰С.

кВт.

4.2 Расчет количества тепла, приходящего с жирным газом

Количество тепла, приходящее с жирным газом, рассчитывается по формуле:

(12)

где Q_жг – количество тепла, приходящее с жирным газом, Вт;

G_i,жг – расход i-го компонента жирного газа, кг/ч;

С_i,жг – теплоемкость i-го компонента жирного газа при 45 °С, Дж/кг∙К;

r_i,жг – удельная теплота парообразования i-го компонента жирного газа при при 45 °С, Дж/кг.

t_жг – температура жирного газа, °С.

Удельная теплота парообразования компонентов смеси при соответствующих температурах (°С) вычислена по  аппроксимационным уравнениям, полученным графической аппроксимацией средствами Ms Excel с помощью линии тренда литературных данных [2]. Для водорода, пропана и этана удельная теплота парообразования равна 0.

Таблица 9 – Удельные теплоты парообразования компонентов в потоках

Компонент	Удельная теплота парообразования, Дж/кг
	жирный газ	сухой газ
Водород	0,0000	0,0000
Этан	0,0000	0,0000
Пропан	30,62775	30,62775
Изобутан	312,8905	312,8905
Изобутен	342,2050	342,2050

Тогда количество тепла, приносимое потоком изобутана, составит:

кВт.

Для остальных компонентов расчет аналогичен.

Общее количество тепла, приходящее с жирным газом, составит:

Q_жг = 93,2043+ 12,0776+ 35,5848+ 1231,6289+ 1154,508 =

= 2527,2618 кВт.