3.2.2 Тепловой баланс верхней части абсорбера а – 1

Тепловой баланс составляется для определения температуры, при которой насыщенный раствор МДЭА выводится из верхней части абсорбера. Уравнение теплового баланса дл верхней части абсорбера имеет вид:

где Q – количество тепла соответствующего материального потока, кВт;

- количество тепла, выделяемого при абсорбции компонентов, кВт.

Количество тепла, вносимого в аппарат газовым сырьем при температуре °С, равно:

где - энтальпия газа при температуре поступления в верхнюю часть аппарата, кДж/кг.

Энтальпия газовой смеси рассчитывается по формуле [5]:

где - энтальпия идеальной газовой смеси, кДж/кг;

- поправка на давление, кДж/кг.

Энтальпия вычисляется по формуле:

где - содержание i – го компонента, масс. доли;

- энтальпия идеального газа, кДж/кг.

Энтальпию идеального газа рассчитаем по формуле, кДж/кг:

где А, B, C, D – коэффициенты [6, c. 529];

T – температура, К.

Расчет энтальпии идеального газа представлен в таблице 3.5

Поправка на давление рассчитывается по формуле:

где R = - универсальная газовая постоянная;

- псевдокритическая температура, К;

- средняя мольная масса газа, поступающего в верхнюю часть аппарата;

и - поправки на давление для энтальпии [6, с. 530];

- фактор ацентричности смеси.

Поправки и на давление определяются в зависимости от приведенных давления и температуры , вычисляемых по формулам:

где - псевдокритическое давление, Па;

- псевдокритическая температура, К.

Компонент	Содержание масс. доли	Коэффициенты в формуле для расчета энтальпии идеального газа				Энтальпия, кДж/кг
		A	B	C	D
1	2	3	4	5	6	7	8
	0,0045	87,27	2,53	0,012	25,12	306,3348	1,3785
	0,0005	82,71	1,87	0,032	24,37	285,9697	0,1429
	0,0086	81,23	1,51	0,041	22,11	277,3644	2,3853
	0,1626	154,15	15,12	0,0519	56,62	650,2996	105,73
	0,1983	58,65	23,63	0,4139	56,15	445,7065	88,3836
	0,0122	58,62	5,05	0,0119	-11,08	229,7799	2,8033
	0,2746	33,65	26,31	0,538	35,58	390,9457	107,35
	0,0526	40,56	21,93	0,4497	52,3037	372,299	19,5829
	0,1335	34,72	26,08	0,5455	39,22	393,4345	52,5235
	0,0441	87,27	2,54	0,0128	25,12	306,4573	13,5147
	0,0428	35,37	23,15	0,4913	25,6263	360,759	15,4404
	0,0367	33,59	25,99	0,5503	28,2079	385,6448	14,1531
	0,029	37,475	23,3312	0,4949	21,55	367,7493	423,401
	-	-	-	-	-	-	846,802

Псевдокритические величины давления и температуры рассчитываются так:

где и - критические давления (Па) и температура (К) для i – го компонента.

Фактор ацентричности смеси равен:

где - фактор ацентричности i – го компонента [6, c. 157].

Расчет псевдокритических параметров и фактора ацентричности для газовой смеси при входе в верхнюю часть аппарата приведен в таблице 3.6

Величины приведенных давления и температуры для газа при вводе в верхнюю часть аппарата равны:

Таблица 3.6 – Расчет псевдокритических параметров и фактора ацентричности для неочищенного газа

Компонент	мольн. доли	, МПа			, МПа	, K
	0,0695	1,28	33,2	0,01	0,0881	2,2867	0,0006
	0,0004	4,98	154,6	0,021	0,0026	0,0827
	0,0095	3,35	126,2	0,04	0,0315	1,1894	0,0003
	0,313	4,605	190,55	0,0104	1,4224	58,8580	0,0032
	0,2038	4,875	305,43	0,0986	0,9792	61,3523	0,0198
	0,0085	7,375	304,2	0,231	0,0624	2,5738	0,0019
	0,1949	4,248	369,82	0,1524	0,8157	71,0150	0,0292
	0,0386	5,42	397,8	0,264	0,2066	15,1669	0,01
	0,0709	3,795	425,16	0,201	0,2654	29,7335	0,014
	0,04	9	373,6	0,1	0,4819	20,0059	0,0053
	0,0235	3,97	419,6	0,187	0,0926	9,7964	0,0043
	0,0157	3,33	469,6	0,251	0,0507	7,1618	0,0038
	0,0117	4	464,7	0,209	0,0484	4,9769	0,0022
	1,0000	-	-	-	4,5424	284,1997	0,0952

Величины поправок и определяются интерполированием числовых значений, приведенных в работе [6, c. 530]; они равны и .

Подставив в формулы числовые значения величин, получим:

Аналогично рассчитана энтальпия газа, покидающего абсорбер (представлена в таблице 3.7)

Приход тепла с регенерированным водным раствором МДЭА равен:

где - энтальпия раствора МДЭА при температуре = 40 °С, кДж/кг.

Энтальпия раствора рассчитывается по формуле:

где с – теплоемкость водного раствора МДЭА при равна с = 3,62 .

Тогда

Количество тепла, выделяемого в единицу времени при абсорбции в 40 % - ном водном растворе МДЭА, рассчитывается по формуле:

где - теплота хемосорбции , кДж/кг.

Теплота хемосорбции рассчитывается так

где r – теплота хемосорбции , кДж/кг;

x – доля компонента в смеси кислых компонентов.

Теплота хемосорбции [7, c. 35] принимается равной

Расход тепла c насыщенным абсорбентом, выводимым с верхней части колонны, вычисляется на основе теплового баланса абсорбера для верхней части абсорбера (таблица 3.7).

Таблица 3.7 – Тепловой баланс для верхней части абсорбера

Обозначение потока	Количество, кг/ч	Температура, °С	Энтальпия, кДж/кг	Количество тепла, кВт
Приход
	5952	40	769,4	1272
	17357	40	144,8	698
	261,48	-	1905	138
	-		-	2108
Расход
	5690	40	790	1249
	17619		176	859
	-			2108

Тогда

Примем, что температура абсорбента, выходящего с верхней части абсорбера, на 8 градусов выше температуры регенерированного раствора:

При теплоемкость водного раствора МДЭА с = 3,67 .

Температуру насыщенного раствора из верхней части абсорбера найдем из уравнения:

Откуда

Найденная величина не отличается от принятой температуры.