Задание на проектирование

Рассчитать абсорбер для улавливания бензольных углеводородов из коксового газа каменноугольным маслом при следующих условиях:

1) производительность по газу при нормальных условиях =13,9 м³/с;

2) концентрация бензольных углеводородов в газе при нормальных условиях:

– на входе в абсорбер = 35 · 10 кг/м³;

– на выходе из абсорбера = 2 · 10 кг/м³;

3) содержание углеводородов в поглотительном масле, подаваемом в абсорбер,

=15 % (масс.);

4) абсорбция изотермическая, средняя температура потоков в абсорбере t = 30 °С;

5) давление газа на входе в абсорбер P = 0,119 МПа.

Улавливание бензольных углеводородов из коксового газа каменноугольным маслом представляет собой процесс многокомпонентной абсорбции, когда из газа одновременно поглощается смесь компонентов – бензол, толуол, ксилол и сольвенты. Инертная часть коксового газа состоит из многих компонентов – H , СН , СО, N , CO , O , NH , и др. Сложным является и состав каменноугольного масла, представляющего собой смесь ароматических углеводородов (двух- и трехкольчатых) и гетероциклических соединений с примесью фенолов.

Для упрощения приведенных ниже расчетов газовая смесь и поглотитель рассматриваются как бинарные, состоящие из распределяемого компонента (бензольные углеводороды) и инертной части (носителей); физические свойства их приняты осредненными.

Для линеаризации уравнения рабочей линии абсорбции составы фаз выражают в относительных концентрациях распределяемого компонента, а нагрузки по фазам – в расходах инертного носителя. В приведенных ниже расчетах концентрации выражены в относительных массовых долях распределяемого компонента, а нагрузки – в массовых расходах носителей.

Основные условные обозначения

а – удельная поверхность, м²/м³;

D – коэффициент диффузии, м²/с;

d – диаметр, м;

F – поверхность массопередачи, м²;

G – расход инертного газа, кг/с;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Н, h – высота, м;

К – коэффициент массопередачи, кг/[м²·с(кг/м³)];

L – расход поглотителя, кг/с;

М – масса вещества, передаваемого через поверхность массопередачи в единицу времени, кг/с;

– мольная масса бензольных углеводородов, кг/кмоль;

т – коэффициент распределения;

Р – давление, МПа;

Т – температура, К;

U – плотность орошения, м³/ (м² · с);

w – скорость газа, м/с;

х – концентрация жидкости;

у – концентрация газа;

– средняя движущая сила абсорбции по жидкой фазе, кг/кг;

– средняя движущая сила абсорбции по газовой фазе, кг/кг;

– коэффициент массоотдачи, кг/[м² · с(кг/м³)];

– свободный объем, м³/м³;

– коэффициент трения;

– вязкость, Па · с;

– коэффициент сопротивления;

р – плотность, кг/м³;

– поверхностное натяжение, Н/м;

– коэффициент смачиваемости;

Re – критерий Рейнольдса;

Fr – критерий Фруда;

Гс – критерий гидравлического сопротивления;

Nu' – диффузионный критерий Нуссельта;

Рг' – диффузионный критерий Прандтля.

Индексы

к – конечный параметр;

н – начальный параметр;

х – жидкая фаза;

у – газовая фаза.