3.2.3 Определение рабочей концентрации h2s в поглотителе на выходе из абсорбера.

Для определения рабочей концентрации служит уравнение:

(3.16)

3.2.4 Построение рабочей линии абсорбции h2s и определение средней движущей силы

По полученным значениям концентраций строится график (рис. 3.1) и определяется средняя движущая сила процесса абсорбции.

Движущая сила массопередачи в соответствии с уравнением массопередачи может быть выражена в единицах концентраций, как жидкой так газовой фаз.

Движущая сила в единицах концентраций газовой фазы определяется по формуле :

(3.17)

где ΔY_би ΔY_м- большая и меньшая движущие силы на входе потоков в абсорбер и на выходе из него, кгЭтана/кг смеси (Рис.3.1.).

ок 3.2

Рис. 3.1

В данном примере

(3.18)

(3.19)

где Y*_{Xн и} Y*_Xк- концентрации этана в исходном газе , равновесные с концентрациями в воде, соответственно на выходе из него (см Рис.3.1).

,

,

3.3 Определение рабочей скорости газа и диаметра аппарата

Для расчета диаметра абсорбера служит следующее уравнение:

, (3.20)

где V_см‑ объемный расход газовой смеси при условиях абсорбции,

_раб‑ рабочая скорость газовой смеси по аппарату,

Объемный расход газовой смеси при условиях абсорбции равен

(3.21)

Предельную скорость газа выше, которой наступает захлебывание насадочных абсорберов, можно рассчитать по формуле

(3.22)

где ω_пр- предельная фиктивная скорость газа, м/с

μ_х, μ_у- вязкость соответственно воды при температуре в абсорбере и при 17^оС, Па∙с

А,В- коэффициенты, зависящие от типа насадки

LиG- расходы фаз, кг/с

ε- свободный объем насадки, м³/м³

а- удельная поверхность насадки, м²/м²

При выборе размеров насадки следует учитывать, что чем больше размеры ее элемента, тем выше допустимая скорость газа (и соответственно – производительность аппарата) и ниже его гидравлическое сопротивление. Общая стоимость абсорбера с насадкой из элементов больших размеров будет ниже за счет уменьшения диаметра аппарата. При выборе насадки необходимо учитывать допустимую потерю давления в насадке. При работе под повышенным давлением потеря его существенного значения не имеет и в данном случае предпочтительнее беспорядочно загруженные насадки, в частности, кольца внавал. Поэтому выбираем керамические кольца Рашига 35354.

Для насадки типа керамические кольца Рашига 35354, расположенных в навале характеристики и коэффициенты А и В имеют следующие значения:

а=140 м²/м²

ε=0,78м³/м³

d_э=0,022м

ρ=530 кг/м³

А=-0.073

В=1.75

Для определения плотности газа при температуре, отличной от нормальной, служит следующее уравнение:

, (3.23)

где M– молярная масса при 273К, /4/; Т ‑ температура процесса,C.

Плотность сероводорода при при условиях абсорбции

Плотность газовоздушной смеси считаем по средней концентрации этана в аппарате:

(3.24)

Аналогично рассчитаем молекулярную массу газовой смеси

Плотность жидкой смеси при температуре 293К (содержанием этана в воде пренебрегаем) равна_x = 1030.

_x =1,09310^-3Пас при температуре 17C.

Вязкость газов рассчитывается по формуле:

(3.25)

где μ₀- вязкость при нормальных условиях, Па∙с

С- константа

Па∙с

Вязкость сероводорода примем из справочника:

Па∙с

Динамический коэффициент вязкости газовой смеси может быть выражен по формуле:

(3.26)

где М_см,М₁,М₂- мольные массы смеси газов и отдельных компонентов, кг/кмоль;

μ_см, μ₁μ₂- соответствующие динамические коэффициенты вязкости , Па∙с

y₁,y₂- объемные доли компонентов в смеси.

μ_см = 1,5315∙10^-5Па∙с

Переведем молярный расход газовой и жидкой смеси в массовый

, (3.27)

где G– массовый расход,G_мол – молярный расход, М – молярная масса.

Для газовой смеси:

Для жидкой смеси:

Из формулы (3.22) определяем предельную скорость:

w_пр = 0,0728

Выбор рабочей скорости газа обусловлен многими факторами. В общем случае ее находят путем технико-экономического расчета для каждого конкретного процесса. Примем рабочую скорость процесса равной 0,8 от предельной.

По рассчитанной рабочей скорости газа определяется диаметр абсорбера по формуле (3.20).

Рассчитанный диаметр колонного аппарата приводится к стандартизованным размерам. Ближайший стандартный диаметр колонного цельносваренного аппарата с насыпной насадкой составляет 1,8 м.

Т.к. выбранный диаметр колонного аппарата отличается от рассчитанного, то необходимо рассчитать рабочую скорость газовой смеси по аппарату:

(3.28)

Для насадочных аппаратов плотность орошения для полного смачивания насадки должна быть

UU_min(3.29)

Плотность орошения

, (3.30)

где V_x–объемный расход жидкости через аппарат,.

Переведем массовый расход жидкости в объемный

, (3.31)

.

.

Для насадочных абсорберов эффективную минимальную плотность орошения U_minнаходят по формуле:

(3.32)

где q_эф- эффективная линейная плотность орошения ,м²/с

Для колец Рашига размером 35 мм q_эф=0,022∙10^-3м²/с

м³/м²*с

Условие (3.29) выполняется U>U_min - площади орошения достаточно, коэффициент смачиваемости насадки принимаемся.