Расчёт тарельчатого абсорбера 2

3 Расчёт тарельчатого абсорбера

3.1 Определение условий равновесия процесса

Определим равновесные концентрации ацетона в воде. В случае абсорбции хорошо поглощаемых газов (паров) расчет равновесных концентраций ведут по закону Рауля [2] c.16:

, (3.1)

где Õ ‑ давление в абсорбере, Па;

P_н ‑ давление насыщенных паров ацетона при температуре абсорбции (t=26 °C), Па;

x^* ‑ равновесная концентрация ацетона в воде, ;

у ‑ концентрация ацетона в воздухе, .

Давление насыщенных паров ацетона при температуре абсорбции (t = 26°С) по [3] рисунок XIV равно 244 мм. рт. ст. Пересчитаем в Па:

Па

, (3.2)

Величины равновесных концентраций в жидкости достаточно рассчитать для диапазона значений концентраций в газовой фазе от нуля до величины, которая в 1,2-1,5 раз превышает начальную концентрацию абсорбтива.

Для упрощения расчетов материального баланса необходимо сделать пересчет абсолютных концентраций в относительные. Связь между относительной концентрацией и абсолютной выражается следующей формулой по [3] c.283:

, (3.3)

, (3.4)

где у ‑ абсолютная концентрация ацетона в газовой фазе, ;

Y ‑ относительная концентрация ацетона в газовой фазе, ;

x ‑ абсолютная концентрация ацетона в жидкой фазе, ;

X ‑ относительная концентрация ацетона в жидкой фазе, ;

Таблица 3.1 - Расчет равновесной линии

x*,	y,	X*,	Y,
0	0	0	0
0,077	0,01	0,083	0,01
0,15	0,02	0,18	0,02
0,23	0,03	0,30	0,03
0,31	0,04	0,45	0,042
0,38	0,05	0,61	0,053

По определенным значениям концентраций строится линия равновесия Х* = m∙Y (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Линия равновесия. Определение минимального расхода поглотителя

Коэффициент распределения m найдем как тангенс угла наклона линии равновесия к оси Х. Поскольку линия равновесия в данном случае не прямая, то коэффициент распределения будем рассчитывать как среднее арифметическое, разбив линию равновесия на ступени и рассчитав тангенс угла наклона на каждой из них. Проделав эти операции, получили, что коэффициент распределения m равен 0,1006 кмоль воды/кмоль воздуха.

3.2 Расчет материального баланса 3.3 Определение рабочей скорости газа и диаметра аппарата

Для начала необходимо выбрать тип тарелки. Большое разнообразие тарельчатых контактных устройств затрудняет выбор оптимальной конструкции тарелки. Выберем колпачковый тип тарелки, а именно тарелки колпачковые однопоточные стальные разборные типа ТСК-Р, так как они могут работать при большой нагрузке по жидкости, у них большая область устойчивой работы, большая эффективность, они обладают лёгкостью пуска и установки.

Для колпачковых тарелок предельно допустимую скорость рекомендуется рассчитывать по формуле:

(3.13)

где ρ_x и ρ_y –плотности жидкой и газообразной фазы соответственно, ρ_x = 998 кг/м³ [3];

d_k -диаметр колпачка ,м;

h_k -расстояние от верхнего края колпачка до вышерасположенной тарелки , м.

Плотность газообразной фазы найдем по формуле [3]:

, (3.14)

где М_см – молярная масса парогазовой смеси, кг/кмоль;

Т₀ , р₀ – соответственно температура и давление при нормальных условиях (Т₀ = 273К, р₀ = 1,013∙10⁵ Па);

t – температура абсорбции равная 26 °С по заданию;

р – давление в абсорбере равное 0,25 МПа.

Молярная масса парогазовой смеси рассчитывается по формуле [3]:

, (3.15)

где М_ац – молярная масса ацетона равная 58 кг/кмоль;

М_вз – молярная масса воздуха равная 29 кг/кмоль;

у_н ‑ исходная концентрация ацетона в газовой смеси,

Получаем,

М_см = 58∙0,04 + 29∙(1-0,04) = 30,16 кг/кмоль,

кг/м³ .

Диаметр колпачка d_k и расстояние от верхнего края колпачка до вышерасположенной тарелки h_k выберем согласно [6] таблица 24.2: d_k = 0,1 м, h_k = 0.3м.

Тогда предельно допустимая скорость будет равна:

Рабочая скорость будет равна [1]

, м/с

Диаметр абсорбера находим из уравнения расхода [1]:

, (3.16)

где V – объёмный расход газа при условиях в абсорбере, м³ /с. Отсюда

Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера d_ст =2,4 м. П

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать