Расчет насадочного абсорбера
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
широкий интервал изменения устойчивой работы, малое время пребывания жидкости в аппарате и т.д.;
в-третьих, особыми требованиями к аппаратурному оформлению - создание единичного или серийно выпускаемого аппарата малой или большой единичной мощности, обеспечение возможности работы в условиях сильно коррозионной среды, создание условий повышенной надежности и т.д.
В коксохимической промышленности особое значение при выборе насадки имеют следующие факторы: малое гидравлическое сопротивление абсорбера, возможность устойчивой работы при сильно изменяющихся нагрузках по газу, возможность быстро и дешевыми способами удалять с поверхности насадки отлагающийся шлам и т.д. Таким требованиям отвечают широко используемые деревянная хордовая и металлическая спиральная насадки.
В рассматриваемом задании можно рекомендовать более дешевую насадку, например, деревянную хордовую, размером 10х100 мм с шагом по свету 20 мм (см. табл. 2.1). Удельная поверхность насадки а=65 м2/м3, свободный объем e=0.68 м3/м3, эквивалентный диаметр dэ=0.042 м, насыпная плотность r=145 кг/м3. Устройство различных видов насадки показано на рис. 2.2, их характеристики приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Характеристики насадок (размеры даны в мм)
НасадкаШагом по светуа, м2/м3e, м3/м3dэ, мr, кг/м3Деревянная хордовая20650,680,042145
Примечание: а - удельная поверхность насадки; e - свободный объем; dэ- эквивалентный диаметр; r - насыпная плотность.
2.4 Расчет скорости газа и диаметра абсорбера
Предельную скорость газа в насадочных абсорберах можно рассчитать по уравнению:
,(2.9)
где - предельная фиктивная скорость газа, м/с; mх, mв - вязкость соответственно поглотителя и воды при 20 С; (mх/mв=16.5); А, В - коэффициенты, зависящие от типа насадки.
Значения коэффициентов А и В приведены ниже:
Тип насадкиАВПлоскопараллельная, хордовая01.75
Пересчитаем плотность газа на условия в абсорбере:
.
Предельную скорость находим из уравнения (2.9)
Решая это уравнение, получим
Выбор рабочей скорости газа обусловлен многими факторами. В общем случае ее находят путем технико-экономического расчета для каждого конкретного процесса . Коксовый газ очищают от различных примесей в нескольких последовательно соединенных аппаратах. Транспортировка больших объемов газа через них требует повышенного избыточного давления и, следовательно, значительных энергозатрат. Поэтому при улавливании бензольных углеводородов основным фактором, определяющим рабочую скорость, является гидравлическое сопротивление насадки. С учетом этого рабочую скорость w принимают равной 0.2-0.5 от предельной.
Диаметр абсорбера находят из уравнения расхода:
,(2.10)
где V - объемный расход газа при условиях в абсорбере, м3/с.
Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера в нефтяной промышленности d=2 м.
.5 Определение плотности орошения и активной поверхности насадки
Плотность орошения (скорость жидкости) рассчитывают по формуле
, м3/(м2 с).(2.11)
(м3/(м2 с)).
При недостаточной плотности орошения и неправильной организации подачи жидкости поверхность насадки может быть смочена не полностью, а часть смоченной поверхности практически не участвует в процессе массопередачи.
Существует некоторая минимальная эффективная плотность орошения Umin, выше которой всю поверхность насадки можно считать смоченной.
Для насадочных абсорберов минимальную эффективную плотность орошения Umin находят по соотношению:
,(2.12)
qэф - эффективная линейная плотность орошения.
Для хордовых насадок с шагом более 50 мм qэф=0.033.10-3 м2/с.
Доля активной поверхности насадки yа может быть найдена по формуле:
,(2.13)
где p и q - коэффициенты, зависящие от типа насадки (p=0.0078, q=0.0146).
Таким образом, не вся смоченная поверхность является активной. Наибольшая активная поверхность насадки достигается при таком способе подачи орошения, который обеспечивает требуемое число точек орошения n на 1 м2 поперечного сечения колонны. Это число точек орошения определяет выбор типа распределительного устройства.
2.6 Расчет коэффициентов массоотдачи
Для регулярных насадок, к которым относится и хордовая, коэффициент массоотдачи в газовой фазе bу находят из уравнения:
,(2.14)
где Nu= - диффузионный критерий Нуссельта для газовой фазы.
Отсюда (в м/с) равен:
,(2.15)
где Dy - коэффициент диффузии бензольных углеводородов в газовой фазе, м2/с;
- критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке;
- диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы;
mу - вязкость газа, Па.с;
l - высота элемента насадки, м.
Коэффициент диффузии бензольных углеводородов в газе можно рассчитать по уравнению
,(2.16)
где МБУ, МГ - мольные массы соответственно бензольных углеводородов и коксового газа,(83 и 10,5 кг/моль);
vБУ, vГ - мольные объемы бензольных углеводородов и коксового газа в жидком состоянии при нормальной температуре кипения, (96 и 21,6 см3/моль).
Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе bх находят из обобщенного уравнения состояния, пригодного как для регулярных (в том числе и хордовых), так и для неупорядоченных насадок:
,(2.17)
где Nuх = - диффузионный критер