165582 (624844), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Где для системы - NH₃ - H₂O при 33^оС.

P - давление процесса, Па

4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

4.1 Материальный Баланс

Проведем пересчет концентраций и нагрузок по фазам в выбранную для расчета размерность[4.1.1]:

, [4.1.1]

Где — мольная доля аммиака в газе на входе в абсорбер, ;

— мольная масса аммиака,

— мольная масса воздуха, ;

Конечная концентрация аммиака в газе рассчитывается из регламентированной степени улавливания по формуле[4.1.2]

На основании технико-экономических расчетов коэффициент избытка поглотителя принимают равным:[4.1.3]

— коэффициент избытка поглотителя.

С учетом заданной степени регенерации абсорбера , определим концентрацию аммиака в регенерированном поглотителе по Ур-нию:[4.1.4]

Проверим, не противоречат выбранные условия параметрам процесса.

где - движущая сила процесса низа колонны, кг/кг;

где -движущая сила процесса верха колонны, кг/кг;

кг/кг;

Условие выполняется.

Рассчитаем массовый расход инертной части газа.[4.1.5]

[4.1.5]

где G- массовый расход инертной части газа, кг/с;

V_о- объемный расход газа, м³/с;

-средняя плотность инертной части газа, кг/м³;

Определим плотность инертной части газа.[4.1.6]

[4.1.6]

где -плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³;

- объемная массовая концентрация аммиака в воздухе, кг/м³;

Оприделим массовую концентрацию в воздухе:[4.1.7]

[4.1.7]

кг/м³;

здесь кг/м³;

Тогда:

кг/м³;

кг/с;

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту:[4.1.8]

кг/с; [4.1.8]

Определим расход поглотителя:[4.1.9]

кг/с; [4.1.9]

Тогда соотношение расходов фаз или удельный расход поглотителя определяется:[4.1.10]

кг/кг [4.1.10]

Расходы поглощающей смеси на входе и выходе абсорбера, соответственно L_см.н L_см.к, определяются выражениями:

кг смеси/с;

кг смеси/с;

Расходы газовой смеси на входе и выходе абсорбера, соответственно G_см.н и G_см.к, будут:

кг смеси/с;

кг смеси/с;

4.2 Расчет средней движущей силы процесса

Движущую силу процесса определяем по формуле:[4.2.1]

[4.2.1]

где - средняя движущая сила процесса, кг/кг;

- большая и меньшая движущие силы процесса соответственно, кг/кг;

Присваиваем :

кг/кг; кг/кг;

кг/кг;

5. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ

5.1 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера

Скорость газа в интервале устойчивости раборы провальных тарелок может быть оприделена с помощью уравнения [5.1.1]

[5.1.1]

Выбираем сетчатую провальную тарелку со свободным сечением F_с=0,2 и ширенной щели δ=6мм; при этом dє=2δ=2*0,006=0,012м.

В – коэффициент, равный 2,95 для нижнего и 10 верхнего пределов работы тарелки. Наиболее интенсивный режим работы тарелок соответствует верхнему пределу, когда В=10 однако с учетом возможного колебания нагрузок по газу принимают В=6-8. Приняв коэффициент В=8, получим:

Плотность газа при условиях в абсорбере составит:

кг/м³;

––плотности газа и жидкости соответственно, ;1,169

Диаметр абсорбера рассчитывают из уравнения расхода газа[5.1.2]:

[5.1.2]

Где V0 – производительность по газу при нормальных условиях,

T0 – температура при стандартных условиях, К.

t - температура процесса, К.

P0 – давление при стандартных условиях, Па.

P - давление газа поступающее на установку,Па.

м

Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера D=1,2m. При этом действительная скорость газа в абсорбере равна[5.1.3]:

[5.1.3]

м/с.

Расчет коэффициента массопередачи тарельчатых абсорберов проводят по модификационному уравнению массопередачи для жидкой и газовой относят к единице рабочей площади тарелки.[5.1.4]

, [5.1.4]

где М – Масса передаваемого вещества через поверхность массопередачи в еденицу времени, кг/с;

F – Суммарная рабочая площадь тарелок в абсорбере,

В этом случае необходимое число тарелок определяют делением суммарной площади тарелок на рабочую площадь одной тарелки:

,

n – число тарелок;

f - рабочая площадь одной тарелки,

Коэффициент массопередачи находят по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений:[5.1.5]

[5.1.5]

Где и –– коэффициенты массопередачи, отнесенные к единице рабочей площади тарелки для жидкой и газовой фаз соответственно ;

–– коэффициент распределения, ;

–– коэффициенты массоотдачи, отнесенные к единице рабочей площади тарелки для жидкой и газовой фаз соответственно, .

Воспользуемся обобщенным критериальным уравнением [5.1.6], применимое для различных конструкций барботажных тарелок:

[5.1.6]

При этом для жидкой фазы:

;

Для газовой фазы:

;

где А – коэффициент

Dx,Dy – коэффициенты молекулярной диффузии распределяемого компонента соответственно в жидкости и газе, ;

- Средние скорости жидкости и газа в барботажном слое, м/с;

ε – газосодержание барботажного слоя ;

Гс= - критерий гидравлического сопротивления, х-щий относительную величину удельной поверхности массопередачи на тарелке;

ΔPn=ρgh0 – гидравлическое сопротивление барботажного газо-жидкостного слоя (пены) на тарелке, Па;

h0 – высота слоя светлой жидкости на тарелке, м;

l – характерный линейный размер,(средний диаметр пузырька) газовой струи в барботажном слое, м.

В интенсивных гидродинамических режимах лин. Размер l становится практически постоянным. Тогда критериальные уравнения массоотдачи, приводится в этом случае к удобному для расчета виду:

; [5.1.7]

[5.1.8]

Выбираем сетчатую провальную тарелку со свободным сечением F_с=0,2 и ширенной щели δ=6мм; при этом dє=2δ=2*0,006=0,012м.

Найдем гидравлическое сопротивление барботажного газожидкостного слоя на тарелки, Па:[5.1.9]

, [5.1.9]

где hn – высота газожидкостного барботажного слоя (пены) на тарелке, м.

Высоту газожидкостного слоя для провальных тарелок определяют по уравнению:[5.1.10]

[5.1.10]

где - критерий Фруда;

W0 – скорость газа в свободном сечении (щелях) тарелки, м/с;

В – коэффициент, равный 2,95 для нижнего и 10 верхнего пределов работы тарелки. Наиболее интенсивный режим работы тарелок соответствует верхнему пределу, когда В=10 однако с учетом возможного колебания нагрузок по газу принимают В=6-8.

[5.1.11]

где U – плотность орошения, ;

g – ускорение свободного падения, ;

σ – поверхностное натяжение жидкости, Н/м

Плотность орошения для провальных тарелок, не имеющих переливных устройств, найдем по уравнению:[5.1.12]

[5.1.12]

L – расход поглотителя воды кг/с.

Найдем плотность орошения:

=

Пересчитаем величину коэффициента В, которая была принята равной 8, с учетом действительности скорости газа в колоне:[5.1.13]

[5.1.13]

5.2 Расчет высоты светлого слоя жидкости

Высоту светлого слоя жидкости на тарелке находят из соотношения:[5.2.1]

[5.2.1]

hп – высота газожидкостного барботажного слоя (пены) на тарелке, м.

Рассчитаем критерий Фруда:

Отсюда находим высоту газожидкостного слоя:

м

Газосодержание барботажного слоя находят по уравнению:

Тогда высота светлого слоя жидкости:

м

5.3 Расчет коэффициентов массоотдачи

Для расчета коэффициента массоотдачи, найдем значения коэффициентов молекулярной диффузии по уравнению:[5.3.1]

Коэффициент диффузии компонента газовой фазы А в газе В можно рассчитать, пользуясь полуэмпирической зависимостью [5.3.1]:

, [5.3.1]

Где VA VB – мольные объемы газов А и В соответственно в жидком состоянии при нормальной температуре кипения, /кмоль;

МА и МВ – мольные массы газов А и В соответственно кг/кмоль;

Р – давление в абсорбере, Па;

Т – температура газа, К.

м³/кмоль; м³/кмоль;

Определим Dy для рассматриваемого случая:

Коэффициент диффузии Dx в разбавленных растворах можем вычислить по уравнению [4.4.2]

[5.3.2]

Где М – мольная масса растворителя, кг/кмоль;

Т – температура растворителя, К;

VА – мольный объем поглощаемого компонента, ;

x – поправочный компонент (x = 2.6 для воды);

Рассчитав значения коэффициентов молекулярной диффузии, вычисляем коэффициенты массоотдачи:

м/с

= м/с

Выразим и в выбранной для расчета размерности:

кг/(м²·с)

кг/(м²·с)

Коэффициент массопередачи:

5.4 Расчет числа тарелок абсорбера

Суммарная поверхность тарелок абсорбера находиться из модифицированного уравнения массопередачи[5.4.1]:

м² [5.4.1]

Требуемое число тарелок [5.4.1]:

[5.4.2]

Характеристики

Список файлов курсовой работы