Определение плотности орошения колонны

Расчет насадочного абсорбера

Пример.Спроектировать насадочный абсорбер для улавливания аммиака из воздуха, если количество поступающей газовоздушной смеси составляет м³/ч (при нормальных условиях), начальное содержание аммиака в смеси равно v_н = 5 % (объемн.), конечное – v_к =0,27 % (объемн.), содержание аммиака в поступающей на абсорбцию воде равно = 0,2 % (масс.), удельный расход поглотителя кг/кг, темпера­тура поступающей воды °С, давление в абсорбере - атмосферное. Молярные массы: аммиака М_к = 17 кг/кмоль, воздуха-носителя М_G = 29 кг/кмоль, воды-носителя M_L = 18 кг/кмоль. Используется нерегулярная насадка из колец Рашига размером (50´50´5) мм.

Расчет высоты насадки произвести при неизотермических условиях по числу и высоте единиц переноса.

Определение расходов фаз и значений концентраций загрязнителя в фазах.

Количество воздуха, м³/ч, составляет (при нормальных условиях):

_в.н = _с(1 - v_н) = 10000(1 – 0,05) = 9500 м³/ч

или в кг/ч

= _в.н^.ρ_в.н = 9500^.1,29 = 12300кг/ч.

Расход воды составит

кг/ч.

Определяем относительный массовый состав газовой фазы (величину давлений заменяем на пропорциональные им объемные концентрации):

;

- на входе в абсорбер

кг NH₃/кг воздуха;

- на выходе

кг NH₃/кг воздуха.

Количество поглощенного аммиака составит:

кг/ч.

Определим концентрацию аммиака в воде, поступающей на абсорбцию (в относительных массовых единицах):

кг NH₃/кг H₂O.

Конечную концентрацию аммиака в воде определим по уравнению материального баланса:

кг NH₃/кг H₂O.

Определение скорости газа и диаметра абсорбера.

Диаметр абсорбера определяем по уравнению расхода:

.

С этой целью рассчитаем скорость воздушного потока в абсорбере в режиме эмульгирования:

.

Характеристики выбранной насадки (в таблице): м²/м³, , м.

Характеристики поглотителя (воды): плотность = 1000 кг/м³, динамическая вязкость = Па^.с = 1,0 мПа^.с.

Плотность газовоздушной смеси 1,29 кг/м³.

Коэффициенты , (в таблице).

При этих значениях параметров определим значение критической скорости газа в колонне:

Отсюда получим значение скорости захлебывания насадки м/с.

Расчетная скорость газа в аппарате м/с.

Определяем диаметр абсорбера

м.

По таблице приложения принимается нормализованный диаметр абсорбера D_а = l,4 м.

Площадь поперечного сечения абсорбера:

S_а = 0,785^.D_а² = 1,54 м².

Уточняем рабочую скорость газа при выбранном диаметре абсорбера:

м/с.

Определение плотности орошения колонны.

Определяется средняя плотность орошения насадки , а также минимальная плотность орошения насадки:

м³/(м^2.ч).

Минимальная эффективная плотность орошения определяется по соотношению:

,

где - эффективная линейная плотность орошения: для крупных колец Рашига (размером более 75 мм) м²/с; для остальных размеров элементов насадки м²/с.

Для выбранного типоразмера насадки

м³/(м^2.ч).

Так как > , то м³/(м^2.ч) принимаем за расчетную величину.