Алгоритм розрахунку Розрахунок матеріального балансу виробництва
Попередні розрахунки абсорберу в цілому
Годинна продуктивність виробництва за аміаком:
Кількість нітрогену,
що необхідна для забезпечення годинної
продуктивності за аміаком відповідно
до реакції:
Об’єм конвертованого газу, що містить необхідну кількість нітрогену:
Враховуючи 10%-ві втрати газу у технологічному процесі, об’єм конвертованого газу, що має надходити у відділення:
Результати розрахунків складу газу у нм3/год, % об., кг/год, % мас. занести в таблицю 1.
Таблиця 1 – Склад конвертованого газу, що надходить у відділення
|
Компонент |
нм3/год |
% об. |
кг/год |
% мас. |
|
Н2 |
|
с(H2) |
|
|
|
N2 |
|
с(N2) |
|
|
|
CO2 |
V(CO2) |
с(CO2) |
|
|
|
CO |
|
с(CO) |
|
|
|
Ar |
|
с(Ar) |
|
|
|
CH4 |
|
с(CH4) |
|
|
|
Всього |
Vк.г.=206000 |
Σ |
Σ |
Σ |
З врахуванням зміни (зменшення) об‘єму газу при абсорбції вміст СО2 у конвертованому газі після стадії «грубого» очищення (V(CO2)– див. табл. 1):
Вміст СО2 у конвертованому газі після стадії «тонкого» очищення:
Стадія «тонкого» очищення
На стадії «тонкого» очищення 1 кмоль МЕА поглинає:
Для досягнення необхідного ступеня очищення необхідно тонкорегенерованого (m.p.) МЕА:
Отже маса 20%-го (m.p.) розчину МЕА буде:
В подальших конструктивних розрахунках абсорберу кількість 20%-го тонко регенерованого розчину виражена як L2=305539,85 кг/год.
Кількість СО2у розчині МЕА на вході на стадію «тонкого» очищення:
Стадія «грубого» очищення
На стадії «грубого» очищення 1 кмоль МЕА, що є сумішшю розчину після «тонкого» очищення і вихідного грубо регенерованого розчину – обидва потоки мають характеристики грубо регенерованого розчину (однакові ступені карбонізації), поглинає:
Зауваження. Якщо ступені карбонізації двох потоків не однакові, небхідно визначити ступінь карбонізації суміші за правилом адитивності.
Кількість СО2, яку необхідно видалити на стадії «грубого» очищення:
(
див.
табл.. 1)
Отже, для досягнення необхідного ступеня очищення необхідно:
Отже маса 20%-го розчину грубо регенерованого розчину МЕА складає:
Останній розрахунок
дозволяє знайти витрату саме
груборегерованого потоку, кг/год L =
-
L2= 1282203,50 - 305539,85 = 1025762,8.
В подальших конструктивних розрахунках абсорберу загальна кількість грубо регенерованого розчину на зрошення нижньої частини абсорберу виражена як L1=1282203,5 кг/год.
Маса
води у розчині:
Кількість СО2, що міститься у розчині МЕА:
Розрахунок абсорбції компонентів конвертованого газу розчином
Розчиності компонентів за атмосферного тиску і температурі
t= Т – 273=313-273=40 оС дорівнює:
водень – SH=0,02 - 0,0001·t; азот – SN=0,022 - 0,0003·t;
оксид карбону (ІІ) – SCO=0,032-0,0004·t;
аргон –SA = 0.041-0.0004·t; метан – SM=0,034 - 0,0002·t.
На стадії «грубого» очищення поглинається водою:
водню
азоту
оксиду карбону (ІІ)
аргону
метану
де V(H2O) =
/1000
.
Результати розрахунків навести у таблицях 2 і 3.
Таблиця 2 – Кількість поглиненого газу на стадії «грубого» очищення
|
Компонент |
м3/год |
% об. |
кг/год |
% мас. |
|
Н2 |
V(H2)р1 |
|
|
|
|
N2 |
V(N2)р1 |
|
|
|
|
CO2 |
|
|
m(CO2)р1 |
|
|
CO |
V(CO)р1 |
|
|
|
|
Ar |
V(Ar)р1 |
|
|
|
|
CH4 |
V(CH4)р1 |
|
|
|
|
Всього |
Σ |
Σ |
Σ |
Σ |
Таблиця 3 – Склад конвертованого газу після стадії «грубого» очищення
|
Компонент |
м3/год |
% об. |
кг/год |
% мас. |
|
Н2 |
V(H2)1=V(H2)к.г.-V(H2)р1 |
|
|
|
|
N2 |
V(N2)1=V(N2)к.г.-V(N2)р1 |
|
|
|
|
CO2 |
V(CO2)1 |
|
|
|
|
CO |
V(CO)к.г.-V(CO)р1 |
|
|
|
|
Ar |
V(Ar)к.г.-V(Ar)р1 |
|
|
|
|
CH4 |
V(CH4)к.г.-V(CH4)р1 |
|
|
|
|
Всього |
Σ= Vк.г.1 |
Σ |
Σ |
Σ |
