4. Определение диаметра абсорбера

Диаметр абсорбера находим по формуле:

,

где L – расход насыщенного абсорбента из аппарата, кг/с;

ρ_ж – плотность насыщенного абсорбента, кг/м³;

К_О = 0,3 – коэффициент для клапанных тарелок;

С = 520 – коэффициент для абсорберов при расстоянии между

тарелками, равном 0,8м [6];

G – расход газового сырья в аппарат, кг/с;

Ρ_п – плотность газового сырья, кг/м³.

Расход насыщенного абсорбента:

кг/с

ρ_ж = 989 кг/м³ при t = 60⁰C

Расход газового сырья в аппарат:

кг/с

Плотность газового сырья при температуре t_c = 60⁰C и давлении Р = 4 МПа равна:

кг/м³

м.

Принимаем D_а = 2,8 м.

4. Гидравлический расчет тарелок

1. Сопротивление тарелки потоку газа.

Сопротивление клапанной тарелки потоку газа рассчитаем по формуле:

,

где - коэффициент сопротивления сухой тарелки;

- скорость газа в отверстии под клапаном,

- высота сливной перегородки, м;

- подпор жидкости над сливной перегородкой, м;

- сопротивление связанное с действием сил поверхностного натяжения, Па.

При полностью открытых клапанах коэффициент сопротивления сухой тарелки равен: [6].

Скорость газа в отверстиях тарелки рассчитывается по формуле:

,

где f – площадь сечений отверстий в тарелке, м².

Размеры клапанных тарелок регламентированы ОСТ 26-02-1401-76 и ОСТ 26-02-1402-76, откуда для двухпоточной клапанной тарелки типа Б диаметром D_Т = 2,8 м при доле живого сечения тарелки F_ж = 0,0615 м²/ м² найдем f = 0,615 м² .

Тогда

м/с.

Высоту сливной перегородки у клапанных тарелок 0,03-0,0

Принимаем м.

Подпор жидкости над сливной перегородкой м.

Сопротивление, связанное с действием сил поверхностного натяжения жидкости:

,

где - поверхностное натяжение жидкости Н/м;

- эквивалентный гидравлический диаметр щели под клапаном, м:

,

где м – высота поднятия клапана.

Па

Па.

Сопротивление клапанных тарелок находится в пределах 450 – 800Па.

2. Скорость газа в отверстиях тарелки.

Условие открытия клапана на орошаемой жидкостью тарелке

,

где - скорость газа (м/с), определяется по формуле:

,

где g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения;

G_к = 0,035 кг – масса стального клапана;

G_ж– масса цилиндрического столбика жидкости над клапаном, кг;

F_кл – площадь клапана, на которую действует давление газа, м².

Массу цилиндрического столбика над клапаном можно подсчитать по формуле:

,

где d_кл = 0,045 м – диаметр клапана.

Площадь клапана, на которую действует давление газа:

м².

Тогда:

м/с.

Такую скорость должен иметь поток газа в отверстии под клапаном, чтобы поднять клапан и столбик жидкости над ним. После поднятия клапана в отверстии установится скорость м/с. Условие выполняется.

3. Отсутствие провала жидкости.

Минимальная допустимая скорость газа в отверстиях клапанной тарелки рассчитывается по формуле:

где L_V – удельная жидкостная нагрузка, м³/(м² ∙ ч);

Q – коэффициент, зависящий от длины пути жидкости

м³/(м² ∙ ч),

где В = 5,14 м – периметр слива.

При диаметре тарелки D_т = 2,8м и по ОСТ 26-02-1402-76 имеем L_т = 1,1.

Тогда

м/с.

Для нормальной работы тарелки необходимо, чтобы . В данном случае это условие выполняется (1,65 > 1,5).

4. Унос жидкости.

Допустимая величина межтарельчатого уноса жидкости определяется по уравнению:

Для расчета допустимой величины межтарельчатого уноса в кг жидкости на кг газа принимается меньшее числовое значение:

кг/кг.

Величину уноса жидкости с наиболее нагруженных нижних тарелок аппарата рассчитаем по формуле:

,

где А и β – величины, учитывающие влияние межтарельчатого расстоя-

ния на унос жидкости;

- глубина барботажа, мм;

- доля зеркала барботажа;

- относительная эффективная рабочая площадь тарелки, м²/м²;

- коэффициент, учитывающий влияние физических свойств газа

и жидкости на унос.

А = 0,159 β = 0,95 [6].

Рисунок3.1.2 Схема клапанной тарелки

Глубина барботажа равна:

м

Доля зеркала барботажа для клапанных тарелок [6]. Примем ψ = 0,7

Относительная эффективная рабочая площадь клапанной двухпоточной тарелки м²/м².

Коэффициент т рассчитывается по уравнению:

,

где - динамическая вязкость газовой смеси, определяемая по

формуле:

,

где - динамическая вязкость компонентов газового сырья при температуре t_с = 60⁰С, Па ∙с.

Расчет динамической вязкости газовой смеси представлен в таблице 3.1.10.

Таблица 3.1.10 Расчет динамической вязкости газовой смеси

Компонент		, Па ∙с
Н2	1,56	6,44	0,2422
С2Н6	2,16	10,01	0,2158
С3Н8	2,34	8,63	0,2681
С4Н10	3,074	8,04	0,3823
H2S	1,136	14,77	0,0769
СO2	0,352	14,97	0,0235
Σ	10,63	-	1,2088

^ В данном случае Мсм.

Па ∙с

Подставив в формулы числовые значения величин, получим:

кг/кг

Унос жидкости е = 0,0008 кг/кг не превышает допустимую величину е_доп = 0,337 кг/кг, поэтому работоспособность тарелок абсорбера обеспечивается.

5. Высота слоя пены на тарелке.

Высота слоя пены над слоем светлой жидкости рассчиты-

вается по формуле:

,

где - относительная плотность пены (по отношению к плотности

чистой жидкости).

Величину найдем по формуле:

,

где - критерий Фруда, рассчитываемый по приведенной

скорости газа.

Приведенная скорость газа (скорость, отнесенная к рабочей площади F_раб тарелки):

м/с.

Примем м, тогда:

м

Полученная высота пены м является допустимой.

5. Градиент уровня жидкости на тарелке.

Гидравлический градиент рассчитывается по формуле:

,

где - коэффициент сопротивления для клапанных тарелок;

м - длина пути жидкости на тарелке;

- эквивалентный диаметр потока вспененной жидкости, м;

- условная скорость пены на тарелке, м/с;

м/с² - ускорение свободного падения.

Коэффициент сопротивления рассчитываем по формуле:

,

где - высота поднятия клапана, м;

- высота барботажа, м;

- критерий Рейнольдса:

,

где - кинематическая вязкость жидкости с нижней тарелки, м²/с.

Условная скорость пены на тарелке:

,

где - средняя линейная плотность орошения, м²/с.

Величину рассчитаем по формуле:

м²/с,

где - средняя ширина потока при движении по тарелке, равная:

м,

где м; - число потоков жидкости на тарелке.

Тогда:

м/с.

Эквивалентный диаметр потока вспененной жидкости:

м.

Кинематическая вязкость насыщенного раствора МЭА примем м²/с [5].

Тогда

м.

Полученное числовое значение м для длины пути жидкости м следует считать допустимым.