Верхня зона

Вихідні дані

Витрата газу G, кг/год : G = G/2,

де G - витрата газу на стадію тонкого очищення, кг/год;

Витрата розчину L, кг/год : L = G’₀(розчину)/2,

де G’₀(розчину) - витрата розчину К₂СО₃, що йде на стадію тонкого очищення, кг/год;

Температура газу (на вході): T_г = 373 K;

Густина розчину ρ_p, кг/м³: 1225;

В’язкість розчину µ, сП: .

Склад газу на вході до верхньої зони абсорбера наведено в таблиці 13

Таблиця 13– Склад газу на вході тонкого очищення

Компонент	С, % об.
CO2	1,70
CO	0,59
H2	73,31
CH4	0,36
N2	23,74
Ar	0,30

Алгоритм розрахунку

Алгоритм викладено вище на прикладі розрахунку нижньої зони.

Густина газу, кг/м³, за нормальних умовах становить:

.

Густина газу, кг/м³, за робочих умов:

.

Допоміжна величина для знаходження швидкості газу складає:

.

Швидкість газу в умовах заклинання, м/с, становить:

.

Робоча швидкість газу в колоні, м/с:

.

Площа перетину верхньої частини абсорбера, м², становить:

.

Діаметр верхньої частини абсорбера, м, становить:

.

3.2 Розрахунок висоти насадки

Розрахунок загальної висоти насадки ведеться по зонам, починаючи з верхньої зони, в якій відбувається тонке очищення конвертованого газу від двооксиду вуглецю.

Верхня зона

Вихідні дані

Таблиця 14 – Вихідні дані для розрахунку висоти насадки у верхній зоні абсорбера

Параметр	Верхній переріз	Нижній переріз
Ступінь карбонізації розчину,
Температура розчину, К
Концентрація СО2, % об.	C’(CO2)= y1 = 0,1	C(CO2) = y2 = 1,7
Кількість поглиненого СО2 в зоні за 1 год., м3
Робочий тиск, МПа	Pp = P/10
Діаметр, м	Dв

де ∆V – витрата СО₂ , який абсорбується на стадії тонкого очищення (в матеріальному балансі позначено як V’^погл(СО₂)), поділена на 2.

Алгоритм розрахунку

Для розрахунку рівноважного тиску СО₂ над розчином використовуємо рівняння, котрі отримані після обробки експериментальних даних розчинності СО₂ в аміно-поташних розчинах [2] апроксимаційними залежностями.

Рівноважний тиск СО₂ над розчином поташу у верхньому перерізі зони, Па, становить:

• якщо x₁ < 0,45:

;

• якщо x₁ < 0,65:

;

• якщо x₁ < 0,85:

;

• якщо x₁ > 0,85:

.

де – ступінь карбонізації розчину у верхньому перерізі зони, кмоль/кмоль;

–температура розчину у верхньому перерізі зони, К.

.

Рівноважний тиск СО₂ над розчином поташу у нижньому перерізі зони, Па, знайдемо аналогічно попередньому:

• якщо x₂ < 0,45:

;

• якщо x₂ < 0,65:

;

• якщо x₂ < 0,85:

;

• якщо x₂ > 0,85:

,

де – ступінь карбонізації розчину у нижньому перерізі зони, кмоль/кмоль;

–температура розчину у нижньому перерізі зони, К.

.

Парціальний тиск СО₂ у верхньому перерізі зони, Па, знайдемо як:

,

де – робочий тиск, Па;

–концентрація СО₂ у верхньому перерізі зони, % об.

Парціальний тиск СО₂ у нижньому перерізі зони, Па, знаходимо аналогічно:

,

де – концентрація СО₂ у нижньому перерізі зони, % об.

Рушійна сила у верхньому перерізі зони, Па, дорівнюватиме:

; .

Рушійна сила у нижньому перерізі зони, Па, становитиме:

; .

Середня рушійна сила, Па, складає:

; .

Висоту насадки в зоні, м, знаходимо за формулою:

,

де –кількість поглиненого СО₂ в зоні за 1 годину, м³; – коефіцієнт масопередачі, м³/( м³ · год · Па), К=0,0017; –середня рушійна сила процесу, Па;–діаметр верхньої частини абсорбера, м.

.