3. Підбор допоміжного устаткування

Для подачі газу і рідини в абсорбер служать патрубки, що підводять, (штуцера), до яких на рознімних з'єднаннях (фланцях) кріпляться технологічні трубопроводи.

Для розрахунку діаметрів штуцерів використовуються рівняння витрати, що зв'язують об'ємні витрати потоків, площі поперечних перетинів штуцерів і середні лінійні швидкості потоків [3]:

Q=S∙w, (2.62)

де Q, - витрата рідини чи газу, м³/с;

S - площа поперечного перетину штуцерів для підведення рідини чи газу, м²;

w - швидкість рідини чи газу, м/с.

Для патрубків циліндричної форми з внутрішнім діаметром d_тр площа поперечного перетину:

S= (2.63)

З обліком (2.62) і (2.63):

d_тр= , (2.64)

Так як витрати рідини і газу визначені раніше, для розрахунку діаметра трубопроводів для подачі в абсорбер рідини і газу необхідно визначити лінійну швидкість w. Значеннями w можна задаватися з рекомендацій [4], що забезпечують оптимальний діаметр трубопроводу.

При подачі в абсорбер газу компресійними машинами швидкість газу на вході і виході з абсорбера можна прийняти рівною 20-30 м/с [4], приймаємо w = 30 м/с.

У цьому випадку діаметр трубопроводу:

d_тр= = 0,651м.

Діаметри патрубків для підведення і відводу газу з абсорбера приймаємо рівними 700 мм.

Вибираємо фланці для цих трубопроводів по рекомендаціях [6] з розмірами, мм: D_в = 700; D = 830; D_б = 780; D₁ = 750.

Швидкість рідини на вході в абсорбер приймаємо рівною 3 м/с, що відповідає рекомендованим значенням для швидкостей при подачі малов’язких рідин у трубопроводи відцентровими насосами [6].

Знаходимо діаметр трубопроводу для подачі рідини на вході:

d_тр= = 0,300м

Приймаємо d_тр=0,300м. По знайденому діаметру підбираємо стандартний фланець з розмірами, мм: D_в = 300; D = 360; D_б = 330; D₁ = 320.

Відповідно до рекомендацій [4] швидкість рідини на виході з абсорбера приймаємо w =2 м/с.

Тоді діаметр трубопроводу:

d_тр= = 0,368м.

Приймаємо стандартний діаметр трубопроводу для відводу рідини з абсорбера: d_тр = 0,380 м. Для даного трубопроводу вибираємо стандартний фланець з розмірами, мм: D_в = 380; D = 450; D_б = 430; D₁ = 410.

III. Теорія і розрахунок порожнистого форсуночного абсорбера

1. Загальні вимоги до ведення масообмінних процесів і використання абсорбційній апаратури

В наш час в абсорбційній практиці застосовуються розпилювальні абсорбери трьох типів.

Порожні форсуночні - це протиточні апарати, у яких поверхня контакту взаємодіючих фаз (газ - рідина) створюється розпилом сорбенту спеціальними розпилювальними пристроями (найчастіше форсунками). При цьому істотним є досягнення заданого ступеня дисперсності розпилу, далекобійність факела і рівномірність його заповнення. Прагнення дослідників як можна повніше задовольнити перераховані вимоги привело до створення великої кількості конструкцій розпилювачів [9].

В абсорбційній практиці інтерес представляють розпилювачі, що створюють заповнений факел розпилу - так називані відцентрово-струминні форсунки, конструкцій яких в наш час нараховується кілька десятків. За даними [9], їх поділяють на три групи: форсунки з тангенціальним уведенням рідини в камери закручування; із завихрюючими вкладишами і шнеками; з формуванням осьового потоку рідини за допомогою спеціальних конструктивних елементів.

В останні роки створений [10] і експлуатується новий вид форсуночної техніки - так називані форсунки з двома введеннями (ФзДВ) (рис. 3.1), здатні завдяки своїм конструктивним особливостям (пола камера закручування; заповнення факела забезпечується другим, крім тангенціального, центральним уведенням) надійно працювати із системами, ускладненими наявністю суспензії, схильними до шламовідкладенню й утворення гелів. Тривала промислова експлуатація таких форсунок в умовах очищення газів суперфосфатного виробництва, що відходять, від SіF₄ [11] дозволила зробити найбільш раціональну схему газоочищення з їх використанням і вказати оптимальні параметри ведення сорбції. Доцільно монтаж форсуночних схем зрошення порожніх розпилювальних абсорберів вести через кришки абсорберів за допомогою монтуємих на них люків по кількості форсунок, а розведення рідини до форсунок - від загального розводящого колектора, встановленого у верхній частині абсорбера. При цьому, якщо поверхня розмітки з бідною симетрією (на кришці абсорбера, наприклад, мається вихлопний газохід), розмітку розраховують за допомогою розробленого інтеграла:

, (3.1)

враховуючого всі можливі відхилення в розпилі від рівномірного, по спеціальній програмі.

Рис. 3.1 Форсунка з двома вводами

В інших випадках (поверхня розмітки симетрична - коло, квадрат) розрахунок ведуть за методикою [9]. Бічного монтажу (через патрубки, які монтуються на бічній поверхні абсорбера) варто уникати, тому що в умовах промислової експлуатації розпилювальних абсорберів порушувати внутрішню ізоляцію поверхні апарата (що неминуче при виготовленні таких патрубків) небажано. Якщо реалізувати схему через кришки важко, а також при багатоярусному монтажі, на стадії проектування абсорбера передбачають можливість конструктивних змін.

Другий і третій тип складають швидкісні прямоточні розпилювальні абсорбери (у свою чергу їхній поділяють [5] ще на три типи) і механічні. Дійсна робота орієнтована на абсорбційні процеси, реалізовані у форсуночних абсорберах. Тому розглядаються абсорбери тільки першого типу.