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 быть
U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 переноса

Высоту 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).

---