1.1 Розрахунок грубого очищення
На грубе очищення подається гарячий грубо регенерований розчин в суміші з розчином після тонкого очищення. Обидва потоки мають однаковий ступінь карбонізації і витрата загального потоку дорівнює:
G0(розчину)= G0+ G’0 + G’погл.газів,
де G’погл.газів – кількість поглинутих газів на стадії тонкого очищення..
Витрати
компонентів газової суміші
,
м3/год
та їх масові витрати
,
кг/год, на грубе очищення знаходять за
формулами,:
,
(5)
.
(6)
Масова витрата вихідного газу, кг/год, становитиме:
;
.
Масові частки газів, % мас., до очищення знаходять за формулою:
.
(7)
Таблиця 4 – Об’ємні та масові витрати газів на очищення
Компонент |
V0і |
C0і |
G0і |
w0і |
CO2 |
|
|
|
|
CO |
|
|
|
|
H2 |
|
|
|
|
CH4 |
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
Ar |
|
|
|
|
Всього |
V0 |
|
G0 |
|
Витрату очищеного газу зі стадії грубого очищення, м3/год, попередньо знайти за формулою, що не враховує поглинання малорозчинних компонентів газової суміші:
;
(8)
.
Об‘ємна витрата розчину К2СО3 становить, м3/год:
;
(9)
.
Масова витрата розчину К2СО3, кг/год:
;
(10)
.
Молярна витрата розчину К2СО3, кмоль/год
;
(11)
.
Враховуючи те, що на грубе очищення подається «напівбідний» (грубо регенерований) розчин К2СО3, що містить вже деяку кількість СО2 та інших газів, знайти витрати речовин з розчином К2СО3 до абсорбції, кг/год:
;
(12)
;
;
(13)
;
;
(14)
.
Об’ємна витрата води, м3/год:
;
(15)
.
Масові концентрації компонентів в розчині К2СО3 до абсорбції, % мас, знайти за формулою:
.
(16)
;
;
.
Витрати CO2 після очищення, м3/год:
;
(17)
.
Розрахувати масову витрату CO2 після очищення. кг/год:
.
Кількість поглиненого СО2, м3/год:
;
(18)
.
Результати розрахунків представити в таблиці 5.
Кількість інших поглинених газів шукати за рівнянням:
,
(19)
де
– розчинність у розчині і-того компоненту
за нормальних умов,
м3
газу/
м3
розчину;
– загальний тиск, атм.
Масові витрати поглинених газів, кг/год, становлять:
.
Витрати газів після очищення, м3/год, знайти як різницю між витратою газу на очищення та кількістю поглиненого газу:
;
Масові витрати газів після очищення, кг/год, становлять:
.
Загальну витрату конвертованого газу після грубого очищення знайти, як суму витрат компонентів:
;
.
Кількість поглинених газів, кг/год:
.
Частки компонентів (масові та об’ємні %) в очищеному газі:
;
;
Таблиця 5 – Кількість поглинених газів та витрати газів після стадії грубого очищення
|
Vпоглі , м3/год |
Gпоглі , кг/год |
Vi , м3/год |
Ci, %об. |
Gi , кг/год |
wi, %мас. |
CO2 |
|
|
|
|
|
|
CO |
|
|
|
|
|
|
H2 |
|
|
|
|
|
|
CH4 |
|
|
|
|
|
|
N2 |
|
|
|
|
|
|
Ar |
|
|
|
|
|
|
Всього |
Vпогл |
|
|
|
|
|
Далі порівняти останнє значення V з попередньо знайденим за рівнянням (8). Якщо їх різниця лежить в межах дозволеної похибки 0,1%, перейти до наступних розрахунків, в протилежному випадку розрахунки повторити, підставляючи в розрахунки останнє значення V (в середовищі Excel це легко робиться ітераційним методом).
Організація ітерації: меню «сервис», «параметры», «вычисления», відмітка у полі «итерация», «ОК». Далі: а) виділити комірку, у якій введено перше наближення V знайдене за рівнянням (8) ;б) за допомогою клавіатури ввести =; в) виділити комірку, у якій розраховано останнє значення V; д) натиснути „Enter”; г) перерахунок проведено і нове значення V є дійсним.
Витрату розчину К2СО3 на виході з абсорбера, кг/год, знайти як суму початкової витрати розчину та кількості поглинених газів:
;
.
Масові частки води та поташу в розчині К2СО3 після абсорбції, % мас, знайти за формулою:
;
;
.
Масові частки поглинених газів, % мас., знайти наступним чином:
;
;
;
;
;
;
.
Результати розрахунків представлені у вигляді таблиць матеріального балансу за газом та за розчином К2СО3.
Таблиця 6 – Матеріальний баланс газу на стадії грубого очищення
Прихід газу |
||||
компонент |
кг/год |
% мас. |
м3/год |
% об. |
CO2 |
G0(CO2) |
ω0(CO2) |
V0(CO2) |
C0(CO2) |
CO |
G0(CO) |
ω0(CO) |
V0(CO) |
C0(CO) |
H2 |
G0(H2) |
ω0(H2) |
V0(H2) |
C0(H2) |
CH4 |
G0(CH4) |
ω0(CH4) |
V0(CH4) |
C0(CH4) |
N2 |
G0(N2) |
ω0(N2) |
V0(N2) |
C0(N2) |
Ar |
G0(Ar) |
ω0(Ar) |
V0(Ar) |
C0(Ar) |
Всього |
G0 |
100 |
V0 |
100 |
Витрата газу |
||||
компонент |
кг/год |
% мас. |
м3/год |
% об. |
CO2 |
G(CO2) |
ω(CO2) |
V(CO2) |
C(CO2) |
CO |
G(CO) |
ω(CO) |
V(CO) |
C(CO) |
H2 |
G(H2) |
ω(H2) |
V(H2) |
C(H2) |
CH4 |
G(CH4) |
ω(CH4) |
V(CH4) |
C(CH4) |
N2 |
G(N2) |
ω(N2) |
V(N2) |
C(N2) |
Ar |
G(Ar) |
ω(Ar) |
V(Ar) |
C(Ar) |
Всього |
G |
100 |
V |
100 |
Таблиця 7 – Матеріальний баланс розчину К2СО3 на стадії грубого очищення
|
Прихід К2СО3 |
Витрата К2СО3 |
||
компонент |
кг/год |
% мас. |
кг/год |
% мас. |
К2CO3 |
G0p(К2CO3) |
ω0p(K2CO3) |
G0p(К2CO3) |
ωp(K2CO3) |
H2O |
G0p(H2O) |
ω0p(H2O) |
G0p(H2O) |
ωp(H2O) |
CO2 |
G0p(CO2) |
ω0p(CO2) |
G0p(CO2)+Gпогл(СО2) |
ωp(CO2) |
CO |
Gпогл(СО) |
ω0p(CO) |
Gпогл(СО) |
ωp(CO) |
H2 |
Gпогл(H2) |
ω0p(H2) |
Gпогл(H2) |
ωp(H2) |
CH4 |
Gпогл(CH4) |
ω0p(CH4) |
Gпогл(CH4) |
ωp(CH4) |
N2 |
Gпогл(N2) |
ω0p(N2) |
Gпогл(N2) |
ωp(N2) |
Ar |
Gпогл(Ar) |
ω0p(Ar) |
Gпогл(Ar) |
ωp(Ar) |
Всього |
G0(розчину) |
100 |
G0(розчину)+Gпогл |
100 |