Нижня зона

Вихідні дані

Вихідні дані для розрахунків наведено в таблиці 15, в якій ∆V – витрата СО₂ , який абсорбується на стадії грубого очищення (в матеріальному балансі позначено як V^погл(СО₂)), поділена на 2.

Таблиця 15 – Вихідні дані для розрахунку висоти насадки у нижній зоні абсорбера

Параметр	Верхній переріз	Нижній переріз
Ступінь карбонізації розчину
Температура розчину, К
Концентрація СО2, % об.	C(CO2)= y1 = 1,7	C0(CO2) = y2 =17,36
К-сть погл. СО2 в зоні за 1 год., м3
Робочий тиск, МПа	Pp = P/10
Діаметр, м	Dн

Алгоритм розрахунку

Розрахунок проводимо аналогічно розрахунку у верхній зоні.

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:

.

Рівноважний тиск СО₂ над розчином поташу у нижньому перерізі зони, Па, складає:

• якщо x₂ < 0,45:

;

• якщо x₂ < 0,65:

;

• якщо x₂ < 0,85:

;

• якщо x₂ > 0,85:

.

Парціальний тиск СО₂ у верхньому перерізі зони, Па, дорівнює: .

Парціальний тиск СО₂ у нижньому перерізі зони, Па, складає: .

Рушійна сила у верхньому перерізі зони, Па,: .

Рушійна силау у нижньому перерізі зони, Па, : .

Середня рушійна сила ΔР, Па, становить:

.

Висота насадки якщо К=0,00055 в зоні, м, складає:                                                     .

Дані розрахунків представити у вигляді таблиці 16.

Таблиця 16 – Результати розрахунків основного обладнання

Параметр	Абсорбер
	Верхня частина	Нижня частина
Діаметр, м	Dв	Dн
Висота насадки, м	Hв	Hн

Індивідуальна самостійна робота

1. Розрахувати реальний вміст компонентів k2co3,kнco3і н2о в розчинах згідно даних таблиці 10. Врахувати стехіометрію реакції

K₂CO₃ +CO₂+H₂O↔ 2KHCO₃.

2. Виконати розрахунки з концентрацією МЕА 15% і 25%. Порівняти результати з базовим розрахунком і зробити висновки щодо раціональної концентрації розчину.

Контрольні питання

Методи очищення газів від оксиду карбону (IV), область застосування, переваги і недоліки. Конструкції абсорберів, область застосування, переваги і недоліки. Методи збільшення швидкості абсорбції.

Література

1. Янковський, М.А. Технологія аміаку / М.А. Янковський, І.А. Демиденко, Б.І. Мельников та ін. – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2004. – 300 с.

2. Справочник азотчика / Под ред. Е.Я. Мельникова. Т.1. - М.: Химия, 1986. – 512 с.

3. Семенова, Т.А. Очистка технологических газов / Т.А. Семенова, И.Л. Лейтес, Ю.В. Аксельрод и др. – М.: Химия, 1977. – 488 с.

4. Производство аммиака / Под ред. В.П. Семенова. – М.: «Химия», 1985. – 368 с.

Розділ 17. Розрахунок регенерації розчину моноетаноламіну

При взаємодії СО₂ з моноетаноламіном (МЕА) відбуваються наступні реакції:

де R – HOCH₂CH₂.

Ці рівняння демонструють спрощену сумарну схему поглинання (абсорбції) СО₂ розчином МЕА, кінцевими продуктами взаємодії яких є карбонат і гідрокарбонат моноетаноламіну. Останні при зміні температури (підвищення) і тиску (зменшення) легко дисоціюють на вихідні реагенти, що дозволяє легко проводити регенерацію поглинального розчину.

1 – абсорбер; 2 – сепаратор; 3 – регенератор; 4 – кип’ятильник; 5 – насос; 6 – теплообмінник; 7 – холодильник.

Рисунок – Схема однопотокового очищення газу від оксиду

карбону (IV) розчином МЕА.

Згідно з рисунком регенератор представляє собою вертикальний колонний апарат з сітчастими тарілками. В регенераторі розчин стікає з верхніх тарілок на нижні, підігріваючись парами, що піднімаються назустріч. Суміш пари і СО₂ проходить відділювач крапель (верх регенератора), де контактує з флегмою (конденсат з сепаратору 2). При цьому суміш пари і СО₂ дещо охолоджується, що враховано нижче за текстом відповідними розрахунками. При нагріванні проходить десорбція СО₂ з розчину, яка закінчується в нижній частині регенератора при нагріванні розчину в кип’ятильнику МЕА 4, куди подається глуха пара. Розчин подається з нижньої частини регенератору в трубний простір кип’ятильника, а в міжтрубний простір подається пара. Кипляча суміш з кип’ятильника подається в куб – нижню частину регенератора 3.

Регенерований розчин виходить з нижньої частини регенератора при 120˚С, охолоджується до 60-70˚С в теплообміннику 6 та холодильнику 7, насосом 5 знову подається на зрошення абсорберу 1. Після теплообмінника 6 встановлено дросель для зниження тиску розчину, при цьому частина рідини перетворюється на пару. Відмітимо, що витрата пари в кип‘ятильник 4 визначає вартість регенерації розчину МЕА і процесу очищення в цілому.

Мета роботи: розрахунок в середовищі Excel матеріальних потоків, теплового балансу і апаратурного оформлення десорбційного процесу.

Вихідні дані

Температура газу на виході із сепаратору 2: t = 40 ˚С;

тиск насиченої пари при t = 40 ˚С : P₂^* = 54,9 мм.рт.ст.;

тиск на виході із сепаратору 2: Р₂ = 1,6 + 0,02∙N атм (де N – номер ва ріанту).

Температура газу на виході з верхньої тарілки : t = 100 ˚С;

тиск насиченої пари при t = 100 ˚С : P₃^** = 760 мм.рт.ст. ;

Температура газу на виході з регенератору 3 (т.Г) : t = 80 ˚С;

тиск насиченої пари при t = 80 ˚С : P₃^* = 355,1 мм.рт.ст. ;

тиск на виході з регенератору 3 : Р₃ = 1,6 + 0,02∙N атм (де N – номер варіанту).

Таблиця 1 – Зведений матеріальний баланс очищення газу

Прихід
Компонент	кг/год	% мас.	м3/год	% об.
1	2	3	4	5
Газ, в т.ч.
СО2				17,52
СО				0,52
Н2				61,37
СН4				0,26
N2				19,77
Ar				0,27
H2O				0,29
Розчин, т.ч:	542300		-	-
МЕА		20,00	-	-
H2O		78,56	-	-
СО2	m0	1,44	-	-
Всього			90980	100,0
Витрати
Компонент	кг/год	% мас.	м3/год	% об.
Газ в т.ч.				100,0
СО2				0,01
СО				0,63
Н2				74,54
СН4				0,31
Продовження таблиці 1
1	2	3	4	5
N2				24,03
Ar				0,33
H2O				0,15
Розчин, в т.ч:	573750		-	-
МЕА		18,90	-	-
H2O		74,27	-	-
СО2	m1	6,82	-	-
СО		0,0002	-	-
Н2		0,0014	-	-
СН4		0,0001	-	-
N2		0,0044	-	-
Ar		0,0002	-	-
Всього		100,0	74784	100,0