7 ПРИМЕР РАСЧЕТА ТАРЕЛЬЧАТОГО АБСОРБЕРА (ТАРЕЛКИ СИТЧАТЫЕ)

Примем следующие исходные данные:

1. Количество перерабатываемой смеси – V = 1,6 м3 .

с

2.Начальная концентрация SO2 в смеси – yН = 6,0 масс.%.

3.Конечная концентрация SO2 в смеси – yК = 0,4 масс.%.

4.Избыток абсорбента – 20 %, следовательно, ε =100100+ 20 =1,2.

5.Давление абсорбции – П = 141,5 кПа.

6.Температура абсорбции – t = 10 °С.

7.Начальная концентрация SO2 в абсорбенте – xн = 0 масс. %.

Задание: рассчитать тарельчатый абсорбер (тарелки – ситчатые) для поглощения водой сернистого газа (SO2) из смеси его с воздухом.

Определить:

1.Количество поглощаемого газа – GSO2 , кгс .

2.Расход абсорбента – L, кгс .

3.Диаметр абсорбера – DK , м.

4.Высоту колонны – НK , м.

5.Гидравлическое сопротивление – ∆р, кПа.

6.Мощность вентилятора – NВ, кВт.

7.Мощность насосной установки – NН , кВт.

Схема установки приведена на рисунке 5.

7.1 Определение количества поглощаемого сернистого газа

Количество поглощаемого SO2 определяется по формуле (4.1)

где yн – начальная концентрация SO2 в газовой смеси, выраженная в мольных долях, кмолькмольсмесиSO2 ; MSO2 – молекулярная масса SO2, кмолькг ;

61

MSO2 = 64 кмолькг – молекулярная масса SO2; α – коэффициент извлечения

SO2; 22,4 – объем, занимаемый 1 кмолем газа, м3.

Начальная концентрация SO2 в газовой смеси определяется по форму-

ле (4.2):

7.2 Определение расхода абсорбента

Расход абсорбента L определяется по формуле (4.4), конечная концентрация Х*к определяется по формуле (4.5); мольная доля SO2 в абсорбенте, равновесная с начальной концентрацией SO2 в газовой фазе хк* определя-

ется по выражению (4.6).

Для водного раствора SO2 при t = 10 °С, согласно приложению Б, коэффициент Генри К = 18400 мм рт. ст. = 2452,7 кПа; П – давление абсорбции = 141,5 кПа.

Тогда мольная доля SO2 в абсорбенте:

Затем определяется Х*к по формуле (4.5):

62

И определяется расход абсорбента по выражению (4.7):

Действительная концентрация SO2 в абсорбенте на выходе из абсорбера составит:

Рассчитываем начальную и конечную концентрации SO2 в газовой и жидкой фазах, выраженные в относительных мольных долях, по формулам

(6.1), (6.2) и (6.3):

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

63

нию на Y–X диаграмме.

Константу фазового равновесия определяем по формуле (6.4):

ϕ = ПК = 2452141,5,7 =17,33.

Тогда уравнение равновесной линии:

Задаем значения X в пределах от 0 до 13,5 10–4 (т. е. от Хн до Хк), рассчитываем соответствующие Y* по уравнению (7.1) и заносим полученные данные в таблицу 6.

Таблица 6 – Расчетные данные для построения равновесной линии

По результатам расчета (таблица 6) строим линию равновесия (рисунок 6).

7.3 Определение диаметра абсорбера

Согласно [4, Т. 2, с. 882], для тарельчатых колонн (ситчатые тарелки) предварительно принимаем расстояние между тарелками hмт = 300 мм

(см. п. 5.2). Допустимую скорость газового потока определяем по формуле

(5.1).

При температуре t = 10 ºС плотность воды равна 998,5 кг/м3 [8, с. 512, таблица IV].

Для ситчатых тарелок при hмт = 300 мм коэффициент С = 0,03

[8, с. 323, рисунок 7-2].

Средняя плотность газовой смеси определяется по формуле (4.10):

Определяем конечную концентрацию SO2 в газовой смеси, выраженную в мольных долях, по уравнению (4.11):

64

yвоздср =1− yсрSO2 =1−0,015 =0,985.

Средняя плотность газовой смеси определяется по формуле (4.14):

Подставляем полученные значения в формулу (4.10) и получаем:

Средняямолекулярнаямассагазовойсмесиопределяетсяпоформуле(4.15):

65