1.6. Визначення коефіцієнта масо передачі, поверхні масо передачі і висоти абсорбера

Коефіцієнт масо передачі знаходимо по рівнянню адитивності фазових дифузійних опорів:

К_у = , (1.30)

де m – коефіцієнт розподілу (тангенс кута нахилу рівноважної лінії до осі абсцис).

Використовуючи рівноважну криву (див.рис.1.1.), знаходимо m =26,3.

Одержуємо:

К_у = = 0,0106 кг/(м²*с).

Визначимо поверхню масо передачі в абсорбері:

F = ; (1.31)

F = = 15017 м².

Висота насадки, необхідна для створення цієї поверхні:

Н = ;

Н = = 29,92 м.

Приймаємо Н = 30 м.

Розбиваємо насадку на 10 секцій (по 3 м у кожній секції). Для створення рівномірного зрошення секцій насадки рідиною вибираємо відстань між секціями, рівною 1м. Конструктивно приймаємо відстань між нижньою секцією насадки і днищем, рівною 4 м, відстань між верхньою секцією насадки і кришкою, рівною 2м. Тоді загальна висота абсорбера:

Н_аб = 30+9+4+2 = 45м.

2. Гідравлічний розрахунок

Гідравлічний опір абсорбера і комунікацій, що підводять, (трубопроводів) визначає енергетичні витрати на транспортування газового потоку через абсорбер.

Гідравлічний опір ΔР розраховуємо за методикою [1].

Витрати напору в сухій насадці:

Δ * ρ_y , (1.33)

де λ – коефіцієнт опору насадки; w₀ - швидкість газу у вільному перетині насадки, м/с.

Значення w₀ знаходимо зі співвідношенням:

w₀ = ; (1.34)

w₀ = = 1,78 м/с.

Коефіцієнт опору насипної кільцевої насадки для турбулентного руху (Re_y>40):

λ = ; (1.35)

λ = = 3,029.

З урахуванням отриманих значень w₀, λ, Н, одержуємо:

ΔР_сух = 3,029 * * * 1,206 = 4960 Па.

Визначимо втрату напору в зрошуваній насадці. Для цього спочатку визначимо фактор Ф:

Ф = , (1.36)

де , - масова фіктивна швидкість відповідно рідині і газу, кг/ (м²*с).

У свою чергу масові фіктивні швидкості і визначаються по вираженнях:

= (1.37)

= (1.38)

де - об'ємна витрата води, м³/с.

Об'ємна витрата води визначається по вираженню:

= . (1.39)

Визначаємо величину q_x:

q_x= = 25,19кг/(м²*с).

Визначаємо величину q_у:

q_у= = 1,568 кг/(м²*с).

Підставивши обчислені числові значення q_x і q_у у (1.36), одержимо:

Ф = = 0,398.

Так як Ф<0,5, втрати напору в зрошуваній насадці визначаються по вираженню:

ΔР_г-р = ΔР_сух * [1+8,4* ]; (1.40)

ΔР_г-р = 4960 * [1+8,4* ]= =36002 Па.

Отримане значення гідравлічного опору прийнято і гарантує стабільну роботу апарата.

3. Механічний розрахунок

3.1. Вибір конструкційних матеріалів.

Конструкційний матеріал вибираємо з урахуванням агресивності середовища і її кількісної оцінки [6].

При абсорбції SO₂, водою утвориться сірчиста кислота H₂SO₃. Знаючи молярні маси компонентів, витрату води і масу SO₂, що абсорбується в одиницю часу, визначаємо концентрацію Н₂SO₃. Кількість утвореної сірчистої кислоти визначимо з наступного співвідношення:

з 0,96 кг/с SO₂ утвориться х кг/с Н₂SO₃;

з 64 кг/с SO₂ утвориться 82 кг/с Н₂SO₃, тоді:

х = 1,23 кг/с.

Отримана кислота розчиняється в 155,05 кг/с води. Одержуємо приблизно 1%-ний розчин Н₂SO₃.

Для апаратів з такою концентрацією сірчистої кислоти і температурою процесу 20^оС рекомендується [6] легована сталь Х18Н10Т. Обраний матеріал будемо використовувати для всіх деталей абсорбера, що контактують з агресивним середовищем. Розрахунок деталей абсорбера приводиться далі.