Файл: 1. 1Теоретические основы абсорбции 3.docx

, (3.15)
где ₀ ‑ плотность газа при 273К, для воздуха равна 1,29 /4/; Т ‑ температура процесса, C.

Плотность углекислого газа при нормальных условиях равна 1,98 /4/, а при условиях абсорбции

Плотность газовоздушной смеси считаем по средней концентрации CO₂ в аппарате
(3.16)


Аналогично рассчитаем молекулярную массу газовой смеси

Плотность жидкой смеси при температуре 291 К (содержанием диоксида углерода в воде пренебрегаем) равна _x= 998,4 /4/.

_x=1,06210^-3 Пас при температуре 18C /4/.

Переведем молярный расход газовой и жидкой смеси в массовый
, (3.17)
где G – массовый расход, G_мол – молярный расход, М – молярная масса.

Для газовой смеси

Для жидкой смеси

Из формулы (2.14) определяем предельную скорость


w_пр= 0,03943
Выбор рабочей скорости газа обусловлен многими факторами. В общем случае ее находят путем технико-экономического расчета для каждого конкретного процесса. Примем рабочую скорость процесса равной 0,8 от предельной.

По рассчитанной рабочей скорости газа определяется диаметр абсорбера по формуле (3.14).

Рассчитанный диаметр колонного аппарата приводится к стандартизованным размерам. Ближайший стандартный диаметр колонного цельносваренного аппарата с насыпной насадкой составляет 1,6 м /5/.

Т.к. выбранный диаметр колонного аппарата отличается от рассчитанного, то необходимо рассчитать рабочую скорость газовой смеси по аппарату:

---

(3.18)Для насадочных аппаратов плотность орошения должна бытьU0,06 . (3.19)Плотность орошения , (3.20)где V_x–объемный расход жидкости через аппарат, .Переведем массовый расход жидкости в объемный , (3.21) . .Условие (3.19) выполняется.

---

3.4 Определение высоты абсорбера

Высоту насадки H, м, в аппарате обычно определяют через высоту единицы переноса и количество единиц переноса: , (3.22)где h_0y– высота единицы переноса по газовой фазе, м; n_oy– количество единиц переносаВысоту единицы переноса можно определить через коэффициент массопередачи по газовой фазе K_y, /4, стр. 392/: , (3.23)где S – поперечное сечение абсорбера, м²;  – относительная поверхность насадки, ;  – коэффициент смачиваемости насадки. , (3.24)где _y и _x – коэффициент массоотдачи по газовой и жидкой фазах соответственно, ; m – коэффициент распределения вещества по фазам.Для колонн с неупорядоченной насадкой коэффициент массоотдачи _y можно рассчитать из уравнения /3, стр. 199/ , (3.25)где диффузионный критерий Нуссельта для газовой фазы /3, стр. 199/ , (3.26)где D_y – средний коэффициент диффузии углекислого газа в газовой фазе, ; d_э – эквивалентный диаметр насадки, м; Re – критерий Рейнольдса; Pr – критерий Прандтля.Критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке (d_э=0,022 м) /3, стр. 199/ . (3.27)Диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы, при этом коэффициент диффузии углекислого газа в воздухе при температуре абсорбции 18 С, и давлении 2,410⁶ Па равен D_y= 5,910

---

^-7 /4/ (3.28)Подставляем полученные критерии Рейнольдса и Прандтля в уравнение (3.25)Находим коэффициент массоотдачи _y из уравнения (3.27) .Выразим коэффициент массоотдачи _y в выбранной для расчета размерности . (3.29)Коэффициент массоотдачи _x в жидкой фазе находят из обобщенного уравнения /3, стр. 200/ , (3.30)где диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы /3, стр. 200/ , (3.31)где _пр – приведенная толщина стекающей пленки жидкости, м.Приведенная толщина стекающей пленки жидкости может быть найдена из уравнения (3.32)Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленки жидкости , (3.33)где U – плотность орошения, .Диффузионный критерий Прандтля для жидкости, при этом коэффициент диффузии двуокиси углерода в воде при температуре абсорбции 18 С, и давлении 2,410⁶ Па равен D_x=1,72810^-9 /4/ (2.34)Подставляем полученные критерии Рейнольдса и Прандтля в уравнение (3.28)Находим коэффициент массоотдачи _x из уравнения (3.31)Выразим коэффициент массоотдачи 

---

_x в выбранной для расчета размерности по формуле (3.29)Значение m можно найти графически, оно равно среднему значению тангенса угла наклона линии равновесия на X–Y– диаграмме. Линия равновесия изображена на рис. 3.1 коэффициент распределения вещества по фазам m= 61,65.Коэффициент массопередачи по газовой фазе K_y вычислим по формуле (3.24)Поперечное сечение абсорбера рассчитаем по формуле . (3.35)Коэффициент смачиваемости насадки  при орошении колонны водой можно определить из следующего эмпирического уравнения /6, стр. 369/ , (3.36)где A=1,02, b=0,16, p=0,4 для колец внавал.Высоту единицы переноса определяем согласно уравнению (3.23)Высоту насадки H, м, в аппарате определяем по уравнению (3.22), количество единиц переноса было определено ранее в пункте 3.2.4, оно равно 2,3.Принимаем высоту насадки равной 4 м.Общую высоту абсорбционной колонны определяют с учетом требований /5/, добавляя к высоте насадочной части (4 м) высоту кубовой (2,8 м) и сепарационной (1,6 м) частей, разрывов для установки перераспределительных тарелок (1,425 м и 0,5 м), высоту опоры (2 м), высота днища и крышки аппарата (0,6 м).

---