2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ПРОЕКТУ

Задание на курсовой проект выдается кафедрой теплогазоснабжения и нефтегазового дела. В задании указывается:

1) объемный расход очищаемой газовой смеси, м3/с;

2)удаляемый токсичный компонент;

3)инертная часть газовой смеси;

4)абсорбент;

5)начальное содержание токсичного компонента, %;

6)заданная степень его извлечения, %;

7)температура газовой смеси, 0С;

8)температура абсорбента, 0С;

9)рабочее давления в аппарате, атм.;

10)коэффициент динамической вязкости газовой смеси, Па∙с;

11)коэффициент кинематической вязкости абсорбента, м2/с;

12) тип дисперсной насадки;

13) коэффициент Генри, Па; 14) давление насыщенного пара чистого компонента при рабочей темпе-

ратуре в аппарате;

15) коэффициент диффузии токсичного компонента в инертной части газовой смеси, м2/с;

16) коэффициент диффузии токсичного компонента в инертной части жидкой фазы, м2/с;

17) начальная концентрация токсичного компонента в жидком абсорбенте (вверху аппарата);

18) схема абсорбции (противоток, прямоток).

3.КОНСТРУКТОРСКИЙ РАСЧЕТ ПРОТИВОТОЧНОГО АБСОРБЕРА

3.1.Общие сведения

Втехнологиях газоочистки используют прием, называется абсорбцией.

Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени. Обратный процесс – выделение растворенного газа из раствора – носит название десорбции.

Вабсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две фазы

–жидкая и газовая, и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы - в газовую (при десорбции). Таким образом, абсорбционные процессы являются одним из видов процессов массопередачи.

На практике абсорбции подвергают большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, составные части которых (одна или несколько) могут погло-

6

щаться данным поглотителем в заметных количествах. Эти составные части называют абсорбируемыми компонентами или просто компонентами, а непоглощаемые составные части – инертным газом.

Жидкая фаза состоит из поглотителя и абсорбируемого компонента. Во многих случаях поглотитель представляет собой раствор активного компонента, вступающего в химическую реакцию с абсорбируемым компонентом; при этом вещество, в котором растворен активный компонент, будем называть растворителем (абсорбером).

Инертный газ и поглотитель являются носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах. При физической абсорбции инертный газ и поглотитель не расходуются и не участвуют в процессах перехода компонента из одной фазы в другую. При хемосорбции поглотитель может химически взаимодействовать с компонентом. Принципиальная схема противоточного абсорбера выглядит следующим образом (рис. 1).

А+С

абсорбент хв

очищенный yв газовый поток

А+В

А+С

Рис. 1. Принципиальная схема противоточного абсорбера:

А– токсичный компонент; В– инертная часть газообразного потока;

С– инертная часть очищаемой жидкой среды (абсорбента)

Вабсорбере организовано орошение очищаемого газообразного потока, содержащего загрязняющие вещества, специальным поглотителем (абсорбентом). Чаще всего абсорбентом является вода.

7

3.2. Определение расхода поглотителя

Плотность токсичного компонента, кг/м3:

где индекс А – токсичный компонент (см. в п. 2 задания); МА – молярная масса токсичного компонента, кг/кмоль; t – температура процесса абсорбции,0С;

Vm – молярный объем (при нормальных условиях =22,4 л/моль).

В прил. 2 представлены формулы для пересчета концентраций вещества в жидкой фазе. Формулы справедливы и для газовой фазы с заменой обозначений сред и индексов.

Начальная массовая доля для токсичного компонента в газовой фазе, кгА /кг(А+В):

где yА – мольная доля токсичного компонента (см. в п. 5 задания), кмольА/кмоль (А+В); Мсм – молярная масса смеси, кг/кмоль.

Молярная масса смеси, кг/кмоль:

по формуле (4), кгА/кг(А+В); ρА – плотность токсичного компонента, кг/м3;

8

ρВ – плотность газового компонента, кг/м3.

Если заданы температуры процесса, отличные от температуры, соответствующей нормальным условиям (0 0С), необходимо привести ρА и ρс к тем-

пературе, отличной от 0 0С.

Начальная мольная доля токсичного компонента в жидкой фазе (вверху абсорбера), кмоль А/кмоль (А+С):

где Vсмн.у. – объемный расход очищаемой смеси, м3/с (см. п. 1 задания);

сn – степень извлечения токсичного компонента, % (см. п. 6 задания). Относительная мольная доля токсичного компонента в газовой фазе в на-

чале процесса, кмольА/кмоль В:

Относительная мольная доля токсичного компонента в газовой фазе в конце процесса, кмольА/кмоль В:

9