2.1.3. Материальный баланс

Зная состав газовой смеси и плотность ее компонентов, определим по правилу смешения среднюю плотность смеси:

,

где ₁, ₂,…, _n – плотность компонентов смеси, кг/м3; V₁, V₂,…, V_n – содержание компонентов смеси, об. %.

Тогда плотность смеси сероводород-воздух составит:

где =1,1644 кг/м³ – плотность воздуха при 28⁰С; =1,388 кг/м³ – плотность сероводорода при 28⁰С.

Расход инертной части газа вычисляем по формуле:

где V₀ – расход исходной смеси сероводород–воздух, поступающей на абсорбцию, м³/с;

_смеси – плотность смеси сероводород–воздух, кг/м³.

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту рассчитывается по формуле:

Расход поглотителя (воды) равен:

Тогда соотношение расходов фаз, или удельный расход растворителя, составит:

2.1.4. Построение рабочей лини.

Построим рабочую линию (приложение 2). Она устанавливает связь между концентрациями компонентов в неравновесных фазах.

Уравнение описывающее рабочую линию :

;

Выберем ряд значений по оси в приделах от до .

; ;

; ; .

2.2. Расчет движущей силы массопередачи

Движущая сила массопередачи может быть выражена в единицах концентрации как жидкой, так и газовой фаз. Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимаем модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентрации газовой фазы:

,

где - большая и меньшая движущие силы на входе потоков абсорбер и выходе из него, кг/кг.

Большая и меньшая движущие силы на входе в абсорбер и на выходе из него рассчитываются по формулам:

где - концентрации сероводорода в газе, равновесные с концентрациями в жидкой фазе соответственно на входе потоков абсорбер и выходе из него, кг/кг.

Подставляя данные из графика зависимости содержания сероводорода в газе и поглотителе (приложение 2) в уравнения, получаем:

Подставляя полученные значения в уравнение рассчитаем движущую силу массопередачи:

2.3.Коэффициента массопередачи

Коэффициент массопередачи определяем по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений:

,

где _у и _х – коэффициенты массопередачи соответственно в жидкой и газовых фазах, кг/(м²с); m – коэффициент распределения, кг/кг.

Для расчета коэффициента массопередачи необходимо выбрать тип насадки и рассчитать скорости потоков в абсорбере. При выборе насадки для проведения массообменного процесса необходимо руководствоваться следующими соображениями:

- во-первых, конкретными условиями проведения процесса – нагрузками по пару и жидкости, различиями в физических свойствах систем, наличием в потоках жидкости и газа, механических примесей, поверхностью контакта фаз в единице объема аппарата и т.д.;

- во-вторых, особыми требованиями к технологическому процессу - необходимость обеспечить небольшой перепад давления в колонне, широкий интервал изменения устойчивости работы, малое время пребывания жидкости в аппарате и т.д.;

- в-третьих, особыми требованиями к аппаратному оформлению – создание единичного или использование серийно выпускаемого аппарата малой или большой единичной мощности, обеспечение возможности работы в условиях сильно коррозионной среды и т.д.

На основании данных о характеристиках различных видов насадок, выбираем в качестве насадки керамические кольца Рашига, размером 10101,5 мм. Удельная поверхность насадки а=440 м²/м³; =0,7 м³/м³ – свободный объем; d_э=0,006 м - эквивалентный диаметр; насыпная плотность =700 кг/м³; число штук в 1м³ 700 000. Керамика является инертным веществом и не будет взаимодействовать с агрессивной средой аммиака в воде.