По найденным начальным и конечным концентрациям SO2 в жидкой и газовой фазах строим на диаграмме Y–X линию рабочих концентраций Y = АХ + В (см. рисунок 6).

нию на Y–X диаграмме.

Константу фазового равновесия определяем по формуле:

где К – коэффициент Генри для водных растворов (см. п. 4.2): для водного раствора SO2 при t = 35 °С коэффициент Генри

K = 42950 мм рт. ст. = 5730 кПа; П – давление абсорбции, П = 141,5 кПа

(по условию, см. начало раздела 4).

Задаем значения X в пределах от 0 до 5,8 10–4 (т. е. от Хн до Хк) и рассчитываем соответствующие Y* по формуле (6.5) и сводим в таблицу 4.

Таблица 4 – Расчетные данные для построения равновесной линии

hмт = 200 мм (см. п. 5.2). Допустимую скорость газового потока определяем по формуле (5.1)

53

где ρх – плотность жидкости, кг/м3; ρу – плотность газового потока, кг/м3; С – коэффициент, зависящий от типа тарелок и расстояния между тарелками определяется по [8, с. 323, рисунок 7-2]. Для колпачковых тарелок коэффициент С при hмт = 200 мм составит 0,023.

Тогда скорость газового потока

w = 0,023 10001,63 = 0,57 м/ с.

Диаметр колонны по формуле (3.5)

По справочникам [4; 5] подбираем стандартную колонну диаметром Dк' = 1600 мм. Тогда действительная скорость потока газа по выражению (4.19) составит

6.3 Гидравлический расчет

Согласно приложению 5.2 [6, с. 213], выбираем колпачковую тарелку типа ТСК-III. Техническая характеристика тарелки приведена в таблице 5.

Периметр слива определяется по формуле:

54

Таблица 5 – Техническая характеристика тарелок типа ТСК-III

Периметр слива

Псл =1,1+1,19 = 2,29 м.

Сопротивление барботажной тарелки рассчитывают по формуле (5.2):

∆Pт = ∆Pсух +∆Pσ +∆Pгж,

где ∆Pсух – сопротивление сухой тарелки; ∆Pσ – сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения; ∆Pгж – сопротивление газожидко-

стного слоя на тарелке.

Сопротивление сухой тарелки определяется по уравнению (5.3):

w2 ρ

∆Pсух = ξ пр2 y ,

где ξ – коэффициент сопротивления принимается из таблицы 3; wпр – скорость газа в прорезях колпачка или в отверстиях тарелки, м/с; ρy – плотность газа, кг/м3.

55

Скорость газа в прорезях колпачка определяется по формуле

где a – коэффициент для колпачковых тарелок, принимаем a = 1 [1, с. 24];

Сопротивление сухой тарелки

∆P = 5 62 1,63 =147 Па.

Сопротивление газожидкостного слоя на тарелке определяется по формуле (5.6):

где k = 0,5 – отношение плотности пены к плотности жидкости; l = 0,02 – расстояние от верхнего края прорези до сливного порога, м (принимается 20 мм [1, с. 24]); ∆h – высота уровня жидкости над сливным порогом, м.

Высота уровня жидкости над сливным порогом определяется по фор-

муле (5.8):

где Vж – объемный расход жидкости, м3/с.

Объемный расход жидкости определяется по формуле:

Высота уровня жидкости над сливным порогом составит:

56

Сопротивление газожидкостного слоя на тарелке:

Сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения, определяется по формуле (5.4):

∆Pσ = 4σ, dэ

где σ – поверхностное натяжение жидкости, Н/м, определяем согласно таблице ХХХIХ [8, с. 537] σH2O = 73 10−3 Н / м; dэ – эквивалентный диа-

метр отверстия, м.

Для колпачковых тарелок определяется по формуле (5.5):

где b – ширина прорези, м; hп – высота прорези, м (см. таблицу 5).

Сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения:

∆Pσ = 4 73 10−3 = 41 Па. 0,00706

Полное гидравлическое сопротивление тарелки

∆Pт =147 +41+797 = 985 Па.

Проверим, соблюдается ли принятое расстояние между тарелками h = 0,2 м. Необходимое для нормальной работы тарелок условие (5.9):

Так как 0,181 < 0,2, то вышеуказанное условие выполняется.

57