5 ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА ТАРЕЛЬЧАТОГО АБСОРБЕРА
5.1 Определение расхода абсорбента
См. п. 4.1 раздела 4 «Определение количества поглощаемого сернистого газа».
5.2 Определение диаметра колонны
Диаметр абсорбера находят из уравнения расхода (3.5) [8, с. 321]. Для этого задаются расстоянием между тарелками (hмт) согласно рекоменда-
циям [6, с. 208–209]. Расстояние между тарелками стальных колонных ап-
паратов следует выбирать из ряда: 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200 мм [6, с. 209].
Определяют скорость газового потока:
w = C |
ρx , |
(5.1) |
|
ρy |
|
где С – коэффициент, зависящий от типа тарелок и расстояния между тарелками определяется по графику 7.2 [8, с. 323] или по приложению Г данного пособия; ρх – плотность жидкости, кг/м3; ρу – плотность газового потока, кг/м3.
По расходу Gy и скорости w определяют Dк по формуле (3.5). Выби-
рают по каталогу [4; 5] стандартную колонну с ближайшим наибольшим диаметром и уточняют рабочую скорость газового потока. Выписывают основные характеристики колонны.
5.3 Гидравлический расчет
Гидравлический расчет сводится к определению гидравлического сопротивления тарелки ∆Рт [8, с. 27–28, с. 354–355].
Сопротивление барботажной тарелки рассчитывают как сумму трех слагаемых:
∆Pт = ∆Pсух +∆Pσ + ∆Pгж, |
(5.2) |
где ∆Pсух – сопротивление сухой тарелки; ∆Pσ |
– сопротивление, вызывае- |
мое силами поверхностного натяжения; ∆Pгж – сопротивление газожидкостного слоя на тарелке.
45
Сопротивление сухой тарелки рассчитывается по формуле:
|
|
w2 |
ρ |
г |
|
|
∆P |
= ξ |
0 |
|
, |
(5.3) |
|
|
|
|
||||
сух |
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|||
где ξ – коэффициент сопротивления, принимается из таблицы 3 согласно [8, с. 27–28]; w0 – скорость газа в прорезях колпачка или в отверстиях та-
релки, |
|
м |
; ρг – плотность газа, |
кг |
. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
с |
м3 |
|
||
|
|
Таблица 3 – Коэффициент сопротивления для различных типов тарелок |
|||||
|
|
|
|
Тип тарелки |
ξ |
||
|
|
Колпачковая |
|
|
4,5–5,0 |
||
|
|
Ситчатая со свободным сечением отверстий 7–10 % |
1,82 |
||||
|
|
Ситчатая со свободным сечением отверстий 11–25 % |
1,45 |
||||
|
|
Решетчатая провальная |
|
|
1,4–1,5 |
||
Сопротивление, вызываемое силами поверхностного натяжения, определяется по формуле:
∆P = |
4σ |
, |
(5.4) |
σ dэ
где σ – поверхностное натяжение, Нм ; dэ – эквивалентный диаметр отвер-
стия, м.
Эквивалентный диаметр отверстия для колпачковых тарелок рассчитывается по формуле:
dэ = |
4 f |
, |
(5.5) |
|
П |
||||
|
|
|
где f – площадь свободного сечения прорези, м2; П – периметр прорези, м. Для ситчатых и дырчатых провальных тарелок эквивалентный диаметр, dэ, равен диаметру отверстия, а для решетчатых провальных тарелок
– удвоенной ширине щели. Сопротивление газожидкостного слоя:
а) на колпачковой тарелке определяется по формуле:
|
|
|
e |
|
|
|
∆P |
=1,3 g k ρ |
l + |
|
+∆h , |
(5.6) |
|
2 |
||||||
гж |
|
ж |
|
|
46
где g – ускорение силы тяжести, см2 ; k – относительная плотность газо-
жидкостного слоя (пены), при расчетах приближенно принимают прибли-
женно k = 0,5; ρж – плотность жидкости, мкг3 ; l – расстояние от верхнего
края прорезей до сливного порога, м (рисунок 3); e – высота прорези, м; ∆h – высота уровня жидкости над сливным порогом, м.
Рисунок 3. Схема колпачковой тарелки [8, с. 28]
б) на ситчатой тарелке (рисунок 4) – по формуле
∆Pгж =1,3 g k ρж (hп + ∆h), |
(5.7) |
где hп – высота сливного порога, м.
Высота уровня жидкости над сливным порогом определяется по формуле истечения через водослив с учетом плотности пены:
|
Vж |
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
||||
∆h = |
|
|
|
, |
(5.8) |
||
|
|
||||||
|
1,85 Пk |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где Vж – объемный расход жидкости, |
м3 |
|
; |
П – периметр слива, м; k |
= 0,5 |
||
с |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
принимаем согласно [1, с. 28].
Примеры расчета ситчатой тарелки приведены в задачнике [8, с. 354– 355] и в справочнике [9, с. 697].
47
Рисунок 4 – Схема ситчатой тарелки [8, с. 354]
Проверяют принятое расстояние между тарелками hмт по выражению
[8, с. 355]:
hмт |
> 1,8 |
∆Рт |
. |
(5.9) |
|
||||
|
|
ρж g |
|
|
Если условия не выполняются, принимают большее значение hмт и повторяют расчет.
5.4 Определение числа ступеней изменения концентрации
1-й вариант: по теоретическим тарелкам рассчитывают действительное число тарелок [9, с. 680]:
48