Общие (подготовительные) расчёты

Для перевода исходных данных к необходимым единицам измерения, проведём некоторые расчёты.

1. По исходным данным концентрация SO₂ на входе в абсорбер составляет 1,8 г/м³. В мольных долях эта концентрация составит:

Концентрация NO_х (0,5 г/м³) в мольных долях:

Концентрация СО (1,4 г/м³) в мольных долях:

2. Плотность смеси сухих газов, поступающих на очистку при нормальных условиях:

3. Влагосодержание газов при t = 29ºC составит

Плотность влажных газов рассчитывается по формуле:

4. Плотность газов при рабочих условиях:

5. Расход влажных газов (м³/ч) составит:

6. Концентрация SO₂ на выходе из абсорбера при эффективности поглощения, равной 80%, составит:

Или:

7. Динамическая вязкость газовой смеси:

- динамическая вязкость составляющих газовой смеси при t = 0ºС, Па·с:

- константы Сатерленда:

- динамическая вязкость составляющих газовой смеси при температуре 29ºС рассчитывается по формуле:

- молекулярная масса газовой смеси:

- динамическая вязкость газовой смеси:

8. Коэффициент диффузии SO₂ в воздухе при t = 0ºС:

;

при t = 29ºС:

Выбор и обоснование конструкции абсорбера

При абсорбции SO₂ суспензией Са(ОН)₂ образуется твёрдое нерастворимое вещество – СаSО₃. Поэтому выбираем абсорбер со взвешенным слоем насадки (Q_г до 100000 м³/ч). Ввиду интенсивного движения насадки она не забивается продуктами реакции.

Расход абсорбента

Расход абсорбента можно определить исходя из величин удельного расхода l₀ и расхода очищаемого газа. Удельный расход абсорбента при хемосорбции при противоточном движении фаз определяется по формуле:

Согласно реакции:

SO₂ + Ca(OH)₂ → CaSO₃ + H₂O

g = 1 (стехиометрический коэффициент, показывает число молей абсорбента, приходящихся на 1 моль загрязняющего вещества)

Пересчёт концентраций С_гн, С_гк (начальная и конечная концентрации SO₂ в газе) в моль/м³:

Концентрации активного компонента абсорбента на входе и выходе из абсорбера В₀ и В_к:

Начальная мольная доля активного компонента в абсорбенте:

Х_н = 0,1.

Плотность поглотительного раствора: ρ_ж = 1061 кг/м³

М_к = 74 кг/кмоль

Принимаем В_к = 0,5В₀ = 0,5·1,434 = 0,717 моль/л, тогда

Данный удельный расход абсорбента не обеспечит условия смачиваемости насадки насадочного абсорбера. Принимаем l₀ = 5 л/м³. Тогда расход жидкости L_ж будет равен:

Скорость газа и диаметр абсорбера

Принимаем рабочую скорость газового потока ω = 3 м/с

Диаметр абсорбера:

Плотность орошения (скорость жидкости) рассчитывается по формуле:

В качестве насадочного материала в абсорбере со взвешенным слоем насадки выбираем шаровую насадку из пористой резины диаметром d_ш = 0,04м, плотность ρ_ш = 650 кг/м³.

Значение линейной (рабочей) скорости газового потока находится в пределах между ω_мин и ω_мах скоростями псевдоожижения. Рабочая скорость соответствует устойчивому режиму работы абсорбера.

где w_крит – критическая скорость псевдоожижения сухой насадки, м/с;

U – плотность орошения в м/ч.

Значение критической скорости определяется из выражения для критерия Re:

Обоснуем принятую линейную скорость газа; она не должна превышать предельно допустимую скорость газа – ω_max.

где F_св – доля живого сечения решётки, F_св = 0,4;

V_г – удельный объёмный расход газовой фазы, м/ч;

Принятая скорость 3 м/с не превышает ω_max.

Динамическая высота слоя шаровой насадки:

Статическую высоту слоя насадки (Н_ст) принимаем равной 0,3 м.

Расстояние между ступенями (решётками) принимается равным Н_дин, рассчитанной при ω = ω_мах = 4,45 м/с.