ПАХТ Курсовая

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Российский химико-технологический университет имени

Д. И. Менделеева

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Курсовая работа по теме:

«Расчет насадочного абсорбера»

Вариант №4

Выполнил студент группы

Преподаватель:

Моргунова Е. П.

Москва 2022

Задание

Определить высоту и диаметр насадочного абсорбера, работабщего в пленочном режиме, в который поступает G газовой смеси (при нормальных условиях), содержащей y_н объемных процентов компонента А в инертном носителе С. Степень поглощения компонента А равна φ, Процесс абсорбции происходит при давлении и температуре , Десорбция проводится со сбросом давления до при температуре . Поглотитель В после регенерации вновь подается в абсорбер при концентрации компонента А, соответствующей равновесному составу, причем расход его в β раз превышает минимально необходимый. Абсорбер заполнен керамическими кольцами Рашига (неупорядоченная насадка) размером NxN. Скорость газа в абсорбере составляет n% от скорости захлебывания. Коэффициент смачиваемости насадки ψ.

А -

B – N-метилпирролидон

С – природный газ

Расчеты

Абсолютная мольная доля сероводорода в газовой фазе на входе в абсорбер:

Относительные мольные доли сероводорода в газовой фазе на входе и выходе абсорбера:,

Состав жидкой фазы на входе в абсорбер соответствует составу жидкой фазы на выходе из десорбера, который находят из равновесной растворимости абсорбтива в поглотителе в условиях десорбции (t₂ = 90 °C, p₂ = 1 атм). В этих условиях

.

Точки равновесной линии для абсорбера (t₁ = 25 °C, p₁ = 4 МПа).

,

где – из таблицы;

;

;

,

где ;

, МПа	α,	X,	Y,
0,1013	3,57	0,014246	0,025983
0,2027	7,5	0,029929	0,05338
0,4053	15	0,059858	0,112749
0,608	22,7	0,090585	0,179245
0,8106	31	0,123707	0,254154
1,0133	40,7	0,162415	0,339271
2,027	104	0,415017	1,027369
3,04	190	0,758204	3,166667

Равновесный состав жидкой фазы на выходе из абсорбера находим по равновесной линии:

X*(

Состав жидкой фазы на выходе из абсорбера:

Молярный расход газовой смеси на входе в абсорбер:

.

Молярный расход инертного носителя (природного газа):

Уравнение материального баланса процесса абсорбции:

Минимальный расход поглотителя

Рабочая и равновесная линии:

;

;

Расчет диаметра абсорбера

Скорость захлёбывания (предельная скорость газовой фазы) определяется решением уравнения:

Характеристики насадки:

насадка неупорядоченная из керамических колец Рашига 25×25×3 мм,

удельная поверхность ,

свободный объём (порозность) ,

эквивалентный диаметр

Плотность и вязкость жидкой фазы принимаем равными плотности и вязкости абсорбента:

,

Так как наибольший объёмный расход газовой фазы будет наблюдаться в нижнем сечении абсорбера, предельную скорость следует находить именно для этого сечения.

Молярный объём в условиях абсорбции:

.

Молярная масса и плотность газовой фазы в нижнем сечении:

,

.

Массовые расходы газовой и жидкой фазы в нижнем сечении:

.

Расчёт предельной скорости:

,

По условию отношение скорости газа в абсорбере к скорости захлёбывания n = 80 %, следовательно, фиктивная скорость газа в абсорбере:

.

Объёмный расход газовой фазы на входе при рабочих условиях:

.

Расчетный диаметр абсорбера:

.

Ближайший больший стандартный диаметр колонны: .

Расчёт коэффициента массоотдачи в газовой фазе

Вязкость абсорбтива при условиях абсорбции:

.

С – константа Сезерленда

Вязкость абсорбата при условиях абсорбции:

Вязкость газовой фазы в нижнем сечении:

.

Критерий Рейнольдса для газовой фазы:

.

Коэффициент диффузии в газовой фазе:

.

Диффузный критерий Прандтля для газовой фазы:

.

Диффузный критерий Нуссельта для газовой фазы при неупорядоченной насадке:

.

Объёмный коэффициент массоотдачи для газовой фазы:

.

Мольный коэффициент массоотдачи для газовой фазы:

.

Расчёт коэффициента массоотдачи в жидкой фазе

Площадь сечения колонны:

.

Объемная плотность орошения:

Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке плёнки жидкости:

.

Коэффициент диффузии в жидкой фазе при 20°С:

Температурный коэффициент:

Коэффициент диффузии в жидкой фазе:

.

Диффузный критерий Прандтля для жидкой фазы:

.

Диффузный критерий Нуссельта для жидкой фазы:

Приведённая толщина стекающей по насадке плёнки жидкости:

.

Объёмный коэффициент массоотдачи для жидкой фазы:

.

Молярный коэффициент массоотдачи для жидкой фазы:

.

Расчет движущей силы процесса абсорбции

В случае если равновесная линия близка к прямой, движущая сила процесса абсорбции может быть найдена как среднее логарифмическое значение разностей рабочей и равновесной концентрации для нижнего и верхнего сечения абсорбера. На небольшом участке области построения рабочей линии, равновесную линию можно считать прямой.

Уравнение равновесной прямой y = 0,4775x + 0,0039

;

;

По линии равновесия находим значения равновесного содержания абсорбтива для нижнего и верхнего сечения абсорбера:

низ ,

верх .

Движущая сила в нижнем сечении абсорбера:

.

Движущая сила в верхнем сечении абсорбера:

.

Средняя движущая сила процесса абсорбции:

.

Расчет высоты абсорбера

Коэффициент массопередачи по газовой фазе:

.

Высота насадки:

.