4 Технологический расчет аппаратов

1. Масса поглощаемого вещества и расхода поглотителя

Пересчитаем исходные концентрации в относительные массовые доли:

где:

- мольная масса абсорбтива;

- мольная масса инертного газа;

Объемный расход инертного газа при рабочих условиях:

Массовый расход инертного газа:

где: - плотность инертного газа при 0 0C;

Уравнение материального баланса:

Используя данные равновесия:

Отсюда минимальный расход поглотителя:

, так как здесь

концентрация абсорбтива в воде, равновесная с газом начального состава; определяем из уравнения равновесной прямой:

здесь

- мольная масса воды

=> , где

где ,

здесь Е-коэффициент Генри, П-давление среды.

Действительный расход:

Удельный расход поглотителя:

2. Движущая сила массопередачи

Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимая модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентрации газовой фазы:

кг/кг

3. Скорость газа и диаметр абсорбера

Предельную скорость газа, выше которой наступает захлебывание насадочных абсорберов, можно рассчитать по уравнению:

, здесь

- ускорение свободного падения;

-плотность воды;

так как поглотитель вода;

Подбираем насадку:

- удельная поверхность насадки;

свободный объем, тогда

Принимаем рабочую скорость равную:

Определяем диаметр абсорбера из уравнения расхода:

Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера и определяем действительную рабочую скорость газа в колонне.

4. Плотность орошения и активная поверхность насадки

Плотность орошения:

, где

Минимальная эффективная плотность орошения:

, где

линейная эффективная плотность орошения;

Доля активной поверхности насадки может быть найдена:

здесь

p, q - коэффициенты.

5. Расчет коэффициентов массоотдачи и массопередачи

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе:

, здесь

- эквивалентный диаметр насадки;

Dy - коэффициент диффузии;

- мольные объемы;

Диффузионный критерий Нуссельта для газовой фазы:

, здесь

Критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке:

здесь

, здесь

вязкость газа при 00C;

С=114 - константа Сатерленда;

Диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы:

, тогда

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе:

, здесь

- приведенная толщина стекающей пленки жидкости, здесь вязкость воды;

- коэффициент диффузии абсорбтива в воде при 200C;

Диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы:

, здесь

Модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей по насадке пленке жидкости:

Диффузионный критерий Прандтля для жидкой фазы:

,

Коэффициент массоотдачи:

Переводим коэффициенты массоотдачи в требуемую размерность:

Коэффициент массопередачи по газовой фазе:

6. Поверхность массопередачи и высота абсорбера

Поверхность массопередачи в абсорбере:

Высота насадки, требуемая для создания этой поверхности:

,

Высота абсорбера:

здесь

- число слоев

высота одного слоя;

- расстояние между слоями;

- высота сепарационной части;

- высота кубовой части.