Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя

Массу газа СО₂, переходящих в процессе абсорбции из газовой смеси в поглотитель за единицу времени находим из уравнения:

, (3.2)

где G,L - расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, кг/с;

- начальная и конечная концентрации газа СО₂ в поглотителе, кг СО₂/кг в.р. МЭА;

- начальная и конечная концентрации газа СО₂ в газе, кг СО₂/кг газа.

Выразим составы фаз, нагрузки по газу и жидкости в выбранной для расчёта размерности:

кмоль СО₂/кмоль газа

кмоль СО₂/кмоль газа

Конечную концентрацию газа СО₂ в поглотителе найдём из равновесной линии по зависимости .

, (3.3)

где К = 20,4 мм.рт.ст. = 2719,32 Па /4/.

Подставим и получим следующую зависимость:

Строим равновесную и рабочую линии абсорбции (рис.3.1).

1 - равновесная линия, 2 - рабочая линия

Рис.3.1

Находим кмоль СО₂/кмольв.р. МЭА.

Конечная концентрация газа СО₂ в поглотителе обуславливает его расход (который, в свою очередь, влияет на размеры абсорбера), а также часть энергетических затрат, связанных с перекачиванием жидкости и регенерацией.

Тогда найдём

кмоль СО₂/кмольв.р. МЭА.

Расход инертной части:

, (3.4)

где = 1,29 кг/м³ /4/;

= 0,2 м³ СО₂/м³газа - объёмная доля СО₂ в газе.

Подставим и получим

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту:

, (3.5)

Подставим и получим:

Расход поглотителя:

, (3.6)

Подставим и получим:

Тогда соотношение расходов фаз, или удельный расход поглотителя, составит:

Движущая сила массопередачи

Движущая сила в соответствии с уравнением (3.1) может быть выражена в единицах концентраций как жидкой, так и газовой фаз. Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимая модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентраций газовой фазы:

, (3.7)

где - большая и меньшая движущая силы на входе и выходе потоков в абсорбере, кмоль СО₂/кмоль газа (рис.3.2)

Схема распределения концентраций в газовом и жидкостном потоках в абсорбере

Рис.3.2

Тогда

,

где , - концентрация СО₂ в газе, равновесные с концентрациями в жидкой фазе (поглотителе) соответственно на входе и выходе из абсорбера (рис.3.1, 3.2).

Подставим и получим:

кмоль СО₂/кмоль газа,

кмоль СО₂/кмоль газа,

кмоль СО₂/кмоль газа

Коэффициент массопередачи

Коэффициент массопередачи К_у находим по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений:

, (3.8)

где β_у, β_х - коэффициенты массопередачи соответственно в жидкой и газовой фазах, кг/м²с;

m - коэффициент распределения, кг в.р. МЭА /кг газа.

Для расчёта коэффициентов массопередачи выберем тип насадки и рассчитаем скорости потоков в абсорбере.

Для нашего проекта выберем насадку - керамические кольца Рашига (рис.3.3) (100х100х10).

Керамические кольца Рашига

Рис.3.3

Характеристики выбранной насадки.

а = 60 м²/м³ - удельная поверхность насадки;

- ε = 0,72 - м³/м³ - свободный объём;

d_э = 0,048м - эквивалентный диаметр;

- ρ = 670 кг/м³ - насыпная плотность;

число - 1050 шт.

Скорость газа и диаметр абсорбера

Предельную скорость газа, выше которой наступает захлёбывание насадочных абсорберов, можно рассчитать по формуле:

, (3.9)

где ω_пр - предельная фиктивная скорость газа. м/с;

μ_х = 2,0^.10^-3Па^.с - вязкость поглотителя при температуре в абсорбере /4/;

μ_у = 1^.10^-3Па^.с - вязкость воды при 20 ⁰С в абсорбере /4/;

ρ_х = 1015 кг/м³ - плотностьпоглотителя;

А,В - коэффициенты, зависящие от типа насадки, А = - 0,073, В = 1,75 /5/.

Пересчитаем плотность газа на условия в абсорбере:

, (3.10)

Подставим и получим:

Предельную скорость ω_пр находим, принимая при этом, что отношение фаз в случае разбавленных смесей приблизительно равно отношению расходов инертных фаз:

Решая это уравнение, получим, ω_пр = 1,9 м/с. Рабочую скорость принимаем равной ω = ω_пр^.0,5 = 1,9^.0,5 = 0,95 м/с.

Диаметр абсорбера находим из уравнения расхода:

(3.11)

Подставим и получим:

Принимаем диаметр абсорбера d = 2,0м.

Плотность орошения и активная поверхность насадки

Плотность орошения рассчитываем по формуле:

, (3.12)

где S - плотность поперечного сечения абсорбера, м².

Подставим и получим:

Минимальная эффективная плотность орошения /5/:

, (3.13)

где q_эф = 0,022^.10^-3 м²/с

Подставим и получим:

Активная поверхность насадки /5/:

, (3.14)

где p и q - коэффициенты, зависящие от типа насадки.

Подставив численные значения получим:

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: