- •Д3 розрахунОк очищення газу від оксиду карбону (IV) гарячим розчином поташу
- •1 Матеріальний розрахунок
- •1.1 Розрахунок грубого очищення
- •1.2 Розрахунок тонкого очищення
- •2 Тепловий баланс поташного очищення конвертованого газу
- •3 Конструктивні розрахунки насадкового абсорберу
- •3.1 Розрахунок діаметру абсорберу Нижня зона
- •Верхня зона
- •3.2 Розрахунок висоти насадки
2 Тепловий баланс поташного очищення конвертованого газу
Вихідні дані:
Температура розчину, що подається в абсорбер, K:
Тонко регенерованого, T1 = 343 K; грубо регенерованого, T2 = 378 K.
Тепловий ефект абсорбції, кДж/кг СО2: .
Середня теплоємність розчину, кДж/(кг · К): .
Розрахунок:
Розрахунок теплового балансу процесу поташного очищення газу від СО2 зводиться до розрахунку температури розчину на виході з абсорберу. Спочатку розрахуємо температуру розчину на виході з тонкого очищення, К:
,
.
Далі розрахувати температуру суміші розчинів на вході до стадії грубого очищення, К:
,
де – частки розчинів у суміші.
.
Знайти температуру насиченого розчину на виході з абсорберу, К:
,
3 Конструктивні розрахунки насадкового абсорберу
В промисловості встановлюють 2 паралельно працюючих насадкових абсорбера, тобто потоки рідини і газу за даними матеріального розрахунку діляться навпіл.
3.1 Розрахунок діаметру абсорберу Нижня зона
Вихідні дані
Витрата газу G, кг/год: G = G0/2 ,
де G0 – витрати вихідного газу, кг/год;
Витрата розчину L, кг/год: L = G0(розчину)/2,
де G0(розчину) - витрата розчину К2СО3, що йде на стадію грубого очищення, кг/год;
Температура газу (на вході): Tг = 353 K;
Густина розчину ρp , кг/м3: 1225;
Динамічна в’язкість розчину µ, сП: (7,33 сП=7,33 мПас=0,00733 Пас).
Склад газу на вході до нижньої зони абсорбера та густини компонентів газу наведені в таблиці 12.
Таблиця 12 – Склад газу та густини його компонентів за нормальних умов
Компонент |
С, % об. |
ρ, кг/м3 |
CO2 |
17,36 |
1,96 |
CO |
0,50 |
1,25 |
H2 |
61,64 |
0,09 |
CH4 |
0,30 |
0,71 |
N2 |
19,95 |
1,25 |
Ar |
0,25 |
1,79 |
Розрахунок:
Густину газу за нормальних умовах, кг/м3, обчислити за правилом адитивності:
,
де – густина і-того компоненту газу, кг/м3;
– концентрація і-того компоненту газу на вході до стадії грубого очищення, % об.
.
Густину газу за робочих умов, кг/м3, знайти наступним чином:
,
де – відповідно температура та тиск газу за робочих умов;
– відповідно температура та тиск газу за нормальних умов.
.
Швидкість газу в умовах захлинання знайти з виразу [3]:
.
Виразимо швидкість газу наступним чином:
,
де – прискорення вільного падіння, м/с2;
– вільний об’єм сухої насадки, м3/ м3 (для сідел «Інталокс» розміром 50 мм м3/ м3);
– питома геометрична поверхня насадки, м2/м3 (для сідел «Інталокс» розміром 50 мм м2/ м3);
– густина рідини, кг/м3;
– густина газу, кг/м3;
– в’язкість рідини, сП;
– допоміжна величина:
,
де , – емпіричні коефіцієнти (для сідел «Інталокс» розміром 50 мм , );
– відношення витрати рідини до витрати газу;
– відношення густин рідини та газу.
.
Тоді швидкість газу, м/с, становитиме: .
Робочу швидкість газу в колоні, м/с, знайти наступним чином:
; .
Площу перетину нижньої частини абсорбера, м2, знайти за формулою:
, .
Діаметр нижньої частини абсорбера, м:
, .