7.1.9 Расчет абсорберов
Исходные данные: расход газа G, его начальная и конечная концентрации, начальная концентрация абсорбента.
Определяются: расход абсорбента L, диаметр D абсорбера, высота абсорбера Н, его гидравлическое сопротивление ΔР.
7.1.9.1 Расход абсорбента определяется из уравнения материального баланса. Конечная концентрация абсорбента обычно не задана. Поэтому принимают ее как концентрацию поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с газом.
7.1.9.2 Диаметр абсорберов определяют по уравнению расхода:
,
(7.15)
где w0 – фиктивная скорость газа, то есть скорость, отнесенная к полному сечению абсорбера, м/с.
7.1.9.3 Высота абсорберов определяется в зависимости от их типа:
– для насадочных с помощью уравнения массопередачи:
– по газовой фазе;
и
– по жидкой фазе,
где а – удельная поверхность, м2/м3;
ψ – коэффициент смачиваемости насадки;
– для ступенчатых (тарельчатых) абсорберов в большинстве случаев определяют методом теоретической ступени (теоретической тарелки) и КПД колонны или методом построения кинетической кривой. Определение числа теоретических ступеней (теоретических тарелок) рассматривалось в разделе «Основы массопередачи».
Гидравлическое сопротивление абсорберов ΔР зависит от гидродинамических режимов, которые определяются скоростью газа и конструктивными особенностями аппарата. Оптимальную скорость определяют технико-экономическим расчетом, при этом рассматривая влияние скорости на гидравлическое сопротивление, диаметр и высоту аппарата.
7.2 Перегонка и ректификация
Перегонка – это процесс разделения жидких смесей путем их частичного испарения при кипении с последующей конденсацией образующихся паров.
Если парциальные давления компонентов, составляющих исходную смесь, различны, т.е. различна летучесть компонентов, то состав дистиллята будет отличаться от состава исходной смеси: в нем будет содержаться больше легколетучего (с большим парциальным давлением) компонента. Различают два вида перегонки: простую (дистилляция), сложную перегонку (ректификация).
Перегонка применяется для разделения и очистки сжиженных газов в химической, пищевой, фармацевтической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Перегонка проводится: под вакуумом (для термически нестойких или токсичных веществ), под атмосферным давлением, под избыточным давлением (сжиженный газ).
7.2.1 Физическая сущность процесса
Физической сущностью процесса перегонки является испарение и конденсация паров, скорости которых во многом определяются равновесными характеристиками в этой системе «жидкость – пар».
Жидкая смесь, состоящая из двух или более компонентов, нагревается до кипения (рисунок 7.13). При кипении смеси более летучий компонент переходит в газовую фазу.
Этот компонент называется низкокипящим (НК) или легколетучим (ЛК). Паровая смесь, обогащенная паром лекголетучего компонента, направляется в конденсатор, и из конденсатора выходит жидкость, состав которой аналогичен составу конденсируемого пара – дистиллят. То есть в результате перегонки смесь разделяется на дистиллят и кубовый остаток, обогащенный труднолетучим компонентом.