1.6. Коефіцієнт масопередачі, поверхня масообміну і висота абсорбера

Коефіцієнт масопередачі знайдемо з рівняння адитивності фазових дифузійних опорів:

К_у = 1/(1/β_у + m/β_х), (29)

де β_х і β_у – коефіцієнти масовіддачі відповідно у рідкій і газовій фазах, кг/(м²٠с);

m = 0,24 - коефіцієнт розподілу.

К_у = 1/(1/0,0756 + 1,49/2,42) = 0,072 кг/(м²٠с).

Поверхня масообміну з основного рівняння масопередачі:

F = М/(К_у٠) = 0,168/(0,072٠0,021) = 111,1 м².

Висота насадки:

Н_н = F/ (0,785 σd²Ψ) = 111,1/(0,785٠90٠0,8²٠1) = 2,46 м.

Загальна висота насадкової колони:

Н = Н_н + h₁ + h₂ , (30)

де h₁ - відстань від верху насадки до кришки абсорбера; h₂ - відстань між днищем абсорбера і насадкою. За рекомендацією [2] приймаємо h₁ = 2 м; h₂ = (1÷1,5)d = 1,5d = 1,5٠0,8 = 1,2 м.

Відношення висоти насадки до діаметра колони Н/d = 2,46/ 0,8 = 3,075

Над верхнім шаром насадки встановлюємо розподільну тарілку ТСН-III.

Тоді Н = 2,46 + 2 + 1,2 = 5,66 м.

2. Гідравлічний розрахунок

Опір зрошуваної насадки при плівковому русі розрахуємо за емпіричним рівнянням

ΔР_зр= ΔР_с٠10^bU, (30)

де ΔР_с - опір сухої насадки, Па; b – дослідний коефіцєнт; U = 4,1٠10^-3 - густина зрошування, м³ / (м²·с). Постійна b залежить від типу насадки та її укладання; для неупорядкованої насадки з кілець Рашига [1] b = 169.

Гідравлічний опір сухої насадки ΔР_с визначимо за рівнянням:

ΔР_с = λ, (31)

де λ – коефіцієнт опору; d_е = 0,035 - еквівалентний діаметр насадки, м; w₀ = w/ε – швидкість газу у вільному січенні насадки (в м/с), w – фіктивна швидкість газу в колоні; ε – питомий об’єм насадки м³/м³.

w₀ = w/ε = 1,93/0,735 = 2,62 м/с.

З попередніх розрахунків Rе_г = 7140.

При турбулентному русі (Rе_г > 40) :

λ = 16/ = 16/7140^0,2 = 2,71. (32)

Гідравлічний опір сухої насадки:

ΔР_с = 2,71 = 876 Па.

Гідравлічний опір зрошуваної насадки:

ΔР_зр = = 4319 Па = 4,32 кПа.

3. Конструктивний розрахунок

3.1. Товщина обичайки:

, (33)

де D = 0,8 м – внутрішній діаметр апарату;

р = 0,02 МПа – надлишковий тиск в апараті;

[σ] = 230 МПа – граничне напруження для сталі Х18Н10Т;

φ = 0,8 – коефіцієнт послаблення обичайки із-за зварного шва;

С_к = 0,001 м – добавка на корозію.

= 0,001 м.

Відповідно до рекомендацій [2 ] приймаємо товщину обичайки δ = 8 мм.

3.2. Опорна решітка

Шар насадки розташовується на опорній решітці, конструкція

якої показана на рис. 2:

Рис. 2. Конструкція опорної решітки

Для завантаження й вивантаження шару насадки в корпусі колони повинні бути передбачені два люки: один - під розподільною тарілкою, другий над опорною решіткою.

Діаметр люка для колон діаметром 600 і 800 мм - 250 мм.

3.3. Днища

Н айбільше поширення в хімічному машинобудуванні одержали еліптичні відбортовані днища за ГОСТ 6533 – 78 [4], товщина стінки днища  = 8 мм.

Рис. 3. Еліптичне днище

Маса днища m_д = 32 кг.