3.3. Методы расчета абсорберов

Атмосферные загрязнители в отходящих газах обычно присутствуют в низких концентрациях. В связи с этим при проектировании абсорберов прежде всего учитывают необходимость обработки газовых потоков с малыми концентрациями примесей и тот факт, что при этом образуются жидкие потоки с низкими концентрациями веществ. Расчетные формулы для этого случая очень просты. Эффектами, связанными с теплотой растворения, можно пренебречь; кроме того, аппарат практически работает в изотермическом режиме, что еще более упрощает проектирование. Основные затруднения обычно связаны с тем, что требуется обрабатывать очень большие количества газа.

Поскольку конечная концентрация загрязнителя в газовой фазе всегда выше равновесной с растворенным в жидкой фазе, абсорберы проектируют для противоточной схемы движения поглотителя и обрабатываемых газов. При этом степень извлечения загрязнителя значительно зависит от факторов, влияющих на величину парциального давления загрязнителя над жидкостью: температуры поглотителя, начального содержания в нем загрязнителя и его растворимости.

Газовые и жидкие потоки в абсорберах слабоконцентрированы, что позволяет ввести ряд упрощений: оперируют моделью идеального раствора, подчиняющегося законам Генри и Рауля; пренебрегают неизотермичностью процесса, теплотами фазовых переходов растворения и химических реакций, рядом других факторов.

Большинство расчетных зависимостей относится к концентрационным диапазонам, характерным для химической технологии. Они не распространяются на область значений концентраций, в которой работают системы защиты атмосферы, а лишь соприкасаются с ней: выходные (сбросные) концентрации технологических устройств, в том числе и абсорберов, являются начальными, т.е. входными для очистных аппаратов.

Расчеты абсорбционных аппаратов упрощают не только по причине низкой концентрации поглощаемых веществ. Множество упрощений вводится на том основании, что они уменьшают объем расчетов без заметного снижения точности результата. В соответствии с этим поглотитель обычно рассматривают как индивидуальное вещество, а многокомпонентные газовые смеси - как бинарные, состоящие из одного улавливаемого и одного инертного компонента.

Технологический расчет абсорбционной установки выполняют в несколько этапов.

На первом этапе производят материальные и энергетические расчеты и устанавливают условия равновесия, строят линию равновесия и рабочую линию, находят число теоретических сту­пеней изменения концентрации, определяют необходимость циркуляции раствора, расход энергии на циркуляцию, устанав­ливают необходимую степень регенерации раствора, расход энергии на регенерацию и потери раствора при регенерации.

На втором этапе выбирают конструкции аппаратов, рассчи­тывают массо- и теплопередачу, гидродинамику и габариты ап­паратов.

На третьем этапе уточняют технологические параметры и осуществляют оптимизацию процесса.

При проектировании абсорбера необходимо определить: диа­метр аппарата и его высоту, размеры внутренних частей (раз­меры и тип насадки, конструкцию тарелок, число тарелок, уст­ройства для ввода и распределения жидкости), оптимальную скорость жидкости в абсорбере.