Расчет абсобционной установки (стр. 1 из 6)

Исходные данные:

1) количество газовой смеси, поступающей в абсорбер, V= 12 м³/с;

2) температура газовой смеси, поступающей на установку t = 110 ºC,

3) начальная концентрация ацетона в газовой смеси y_н= 8 % об.;

4) степень извлечения ε = 94 %;

5) начальная массовая концентрация ацетона в воде

=0,0 % масс.;

6) степень насыщения η = 77%;

7) начальная температура воды, поступающей в абсорбер t₁=16 ºС;

8) давление в абсорбере р = 1,1 атм;

9) начальная температура охлаждающей воды в теплообменнике t_В1= 19 ºС

10) концентрация вещества в поглотителе у^* = 1,6 х.

1 Расчёт материального баланса

Начальные относительные массовые составы газовой и жидкой фаз определяются по формулам:

где М_А, М_В – молекулярные массы ацетона и воздуха, кг/кмоль.

Молекулярная масса ацетона (СН₃)СО

, молекулярная масса инертной части (воздуха)

кг/кг воды;

кг/кг воздуха.

Концентрация ацетона в газовой фазе на выходе из абсорбера определяется по формуле:

где

- степень извлечения.

кг/кг воздуха.

Для определения равновесной концентрации ацетона выполним расчёт в следующей последовательности. Задаваясь рядом значений Х – конечных концентраций ацетона в воде, вытекающей из абсорбера, рассчитывается равновесная концентрация ацетона в газовой смеси по формуле У^* = 1,6 Х.

Конечную рабочую концентрацию ацетона в жидкости на выходе из абсорбера определяют по формуле:

где

- равновесная концентрация поглощаемого компонента;

- степень поглощения,

=77%

Результаты расчёта сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Результаты расчета

, кг/кг	0	0,03	0,06	0,09	0,04
, кг/кг	0	0,048	0,096	0,144	0,192

Линия равновесия представлена на рисунке 1.

При

, тогда

кг/кг воды.

Рабочая линия: т.А -

кг/кг воды,

т. В -

кг/кг.

Определим объем газовой смеси, поступающей в абсорбер после холодильника. Температура газовой смеси на входе в абсорбер принимается на 5º С выше температуры воды в абсорбере t = 16 + 5 = 21º С.

где t_Н – начальная температура газовой смеси, t_Н = 110º С;

Р₀ = 1 атм – давление газа при нормальных условиях,

Р = 1,1 атм – давление газа в абсорбере.

Количество ацетона, поступающего в абсорбер, равно

где ρ₁ – плотность паров ацетона при условиях в колонне, определяется по формуле

Количество воздуха, поступающего в колонну, равно

где ρ₂ – плотность воздуха при условиях в колонне, определяется по формуле

Плотность газовой смеси, поступающей на абсорбцию, определим по формуле

;

Количество газовой смеси, поступающей в абсорбер, равно

Количество поглощенного ацетона

кг/с.

Расход воды в абсорбер:

2 Расчет насадочного абсорбера

2.1 Определение скорости газа и диаметра абсорбера

Принимаем в качестве насадки керамические кольца Рашига размером 35х35х4 мм, неупорядоченные.

Характеристика насадки: удельная поверхность а = 140 м²/м³; свободный объём V_с = 0,78 м³/м³; эквивалентный диаметр d_э = 0,022 м.

Предельная скорость газа в насадочных абсорберах определяется по уравнению:

А – коэффициент для насадки из колец, А=0,022.

;

Рабочая скорость газа в колонне:

м/с.

Диаметр колонны:

м.

Выбираем стандартный диаметр обечайки колонны D = 2,6 м.

Плотность орошения колонны:

м³/(м²·с).

Оптимальная плотность орошения:

где b – коэффициент, при абсорбции паров органических жидкостей (паров ацетона) водой b = 2,58·10^-5 [2].

м³/(м²·с).

Так как

>1,

Определим действительную скорость газа в абсорбере

;

2.2 Определение высоты насадочной колонны

Определим движущую силу процесса по рисунку 1:

на входе в абсорбер

на выходе из абсорбера

Среднюю движущую силу вычислим по формуле