Расчет абсобционной установки

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 yн = 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 tВ1 = 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 МА , МВ – 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 tН – начальная температура газовой смеси, tН = 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 м23 ; свободный объём Vс = 0,78 м33 ; эквивалентный диаметр dэ = 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


Видео

Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.