1.Принципиальная схема абсорбционной установки
Принципиальная
схема абсорбционной установки приведена
на рисунке 1 
Рисунок 1 – Схема абсорбционной установки
Газ на абсорбцию, перед тем как пройти через газодувку 2, попадает в холодильник 1. После газодувки газ направляется в нижнюю часть колонны 3, где равномерно распределяется перед поступлением на контактный элемент – насадку. Абсорбент из промежуточной емкости 10 насосом 11 подается в верхнюю часть колонны и равномерно распределяется по поперечному сечению абсорбера с помощью оросителя 5. В колонне осуществляется противоточное взаимодействие газа и жидкости. Газ после абсорбции, пройдя брызгоотбойник 4, выходит из колонны. Абсорбент стекает через гидрозатвор в промежуточную емкость 14, откуда насосом 13 направляется на регенерацию в десорбер 8 после предварительного подогрева в теплообменнике-рекуператоре 12. Исчерпывание поглощенного компонента из абсорбента производится в кубе 9, обогреваемом насыщенным водяным паром. Перед подачей на орошение колонны абсорбент, пройдя теплообменник-рекуператор 12, дополнительно охлаждается в холодильнике 6.
2.Расчет насадочного абсорбера
Геометрические размеры массообменного аппарата определяются, в основном, поверхностью массопередачи, необходимой для проведения данного процесса, и скоростями фаз.
Поверхность массопередачи может быть найдена из основного уравнения массопередачи
;
(1)
где
и
– коэффициенты массопередачи,
соответственно, по жидкой и газовой
фазам,
;
и
-средние
движущие силы;
–масса
поглощаемого вещества (аммиака),
;
2.1 Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя
Массу аммиака, переходящего в процессе абсорбции из газовой смеси в поглотитель за единицу времени, находят из уравнения материального баланса
;
(2)
где
и
– расходы соответственно чистого
поглотителя и инертной части газа,
;
и
– начальная и конечная концентрация
аммиака в поглотителе воде,
;
и
– начальная и конечная концентрация
аммиака в газе,
;
Найдем начальную концентрацию аммиака в газе, для этого переведем объемные доли в относительные массовые концентрации (доли) [2._таб. 6.1 и 6.2_ст. 282-283], тогда
;
(3)
где
и
– мольныемассы
компонентов в смеси, соответственно
аммиака и воздуха [2];
-объемная
доля аммиака в смеси на входе в абсорбер
[по заданию];
Подставив данные в формулу (3.1), находим
;
Найдем конечную концентрацию аммиака в газе, для этого переведем объемные доли в относительные массовые концентрации (доли)[2], тогда
;
(4)
где
и
– мольныемассы
компонентов в смеси, соответственно
аммиака и воздуха[2];
-объемная
доля аммиака в смеси на выходе из
абсорбера [по заданию];
Подставив данные в формулу (4), находим
;
Определим расход инертной части газа по формуле
;
(5)
где
–объемный
расход аммиачно-воздушной смеси [по
заданию];
–плотность
смеси,
;
Плотность смеси определяется по формуле
;
(6)
где
-объемная
доля аммиака в смеси на входе в абсорбер
[по заданию];
и
плотности,
соответственно, аммиака и воздуха,
;
Плотности аммиака и воздуха находим по формуле
;
(7)
где
–температура
при нормальных условиях;
–давление
в абсорбере [по
заданию];
–температура
газа перед абсорбером [по
заданию];
–давление
при нормальных условиях;
–плотность
газа при нормальных условиях,
,
[2];
;
(7)
;
(8)
Подставим найденные значения в формулу (5)
;
Подставим данные в формулу (4) найдем расход инертной части газа
;
Подставим данные в формулу (2) найдем массу поглощаемого вещества (аммиака)
;
Фактический расход абсорбента больше минимального и определяется из соотношения
;
(9)
где
–коэффициент
избытка поглотителя,
[по
заданию];
-Минимальный
расход абсорбента,
;
Минимальный расход абсорбента, определяется из уравнения материального баланса по формуле
;
(10)
где
-начальная
концентрация аммиака
в поглотителе, воде [по
заданию];
-
масса поглощаемого вещества (аммиака);
равновесная
конечная массовая концентрация аммиака
в поглотителе (воде), находится по графику
[приложение
А];
;
Подставим данные в формулу (9) получим
;
Конечная концентрация аммиака в поглотителе равна
;
(11)
где
-
масса поглощаемого вещества (аммиака);
-фактический
расход абсорбента;
Соотношение фаз или удельный расход поглотителя составит
;
(10)
где
-фактический
расход абсорбента;
-расход
инертной части газа;
;