Розрахунок висоти насадки

Розрахунок загальної висоти насадки ведеться по зонам, починаючи з верхньої зони, в якій відбувається тонке очищення конвертованого газу від двооксиду вуглецю.

Верхня зона:

Вихідні дані для розрахунків наведено в таблиці 14.

Таблиця 14 – Вихідні дані для розрахунку висоти насадки у верхній зоні абсорбера

Параметр	Верхній переріз	Нижній переріз
Ступінь карбонізації розчину,
Температура розчину, К
Концентрація СО2, % об.	C’(CO2)= y1 = 0,1	C(CO2)= y2=1,7
Кількість поглиненого СО2 в зоні за 1 год., м3
Робочий тиск, МПа	Pp = P/10
Діаметр, м	Dв

де ∆V – витрата СО₂ , який абсорбується на стадії тонкого очищення (в матеріальному балансі позначено як V’^погл(СО₂)), поділена на 2.

Для розрахунку рівноважного тиску СО₂ над розчином використовуємо рівняння, котрі отримані після обробки експериментальних даних розчинності СО₂ в аміно-поташних розчинах [2] апроксимаційними залежностями.

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:

.

де – ступінь карбонізації розчину у верхньому перерізі зони, кмоль/кмоль;

– температура розчину у верхньому перерізі зони, К.

.

Рівноважний тиск СО₂ над розчином поташу у нижньому перерізі зони, Па, знайдемо аналогічно попередньому:

- якщо x₂ < 0,45:

;

- якщо x₂ < 0,65:

;

- якщо x₂ < 0,85:

;

- якщо x₂ > 0,85:

.

де – ступінь карбонізації розчину у нижньому перерізі зони, кмоль/кмоль;

– температура розчину у нижньому перерізі зони, К.

.

Парціальний тиск СО₂ у верхньому перерізі зони, Па, знайдемо як:

,

де – робочий тиск, Па;

– концентрація СО₂ у верхньому перерізі зони, % об.

Парціальний тиск СО₂ у нижньому перерізі зони, Па, знаходимо аналогічно:

,

де – концентрація СО₂ у нижньому перерізі зони, % об.

Рушійна сила у верхньому перерізі зони, Па, дорівнюватиме:

; .

Рушійна сила у нижньому перерізі зони, Па, становитиме:

; .

Середня рушійна сила, Па, складає:

; .

Висоту насадки в зоні, м, знаходимо за формулою:

,

де – кількість поглиненого СО₂ в зоні за 1 годину, м³; – коефіцієнт масопередачі, м³/( м³ · год · Па), К=0,0017; – середня рушійна сила процесу, Па; – діаметр верхньої частини абсорбера, м.

.

Нижня зона

Вихідні дані для розрахунків наведено в таблиці 15.

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

де ∆V – витрата СО₂ , який абсорбується на стадії грубого очищення (в матеріальному балансі позначено як V^погл(СО₂)), поділена на 2.

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, KНCO₃ і Н₂О в розчинах згідно даних табл.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. Технологія аміаку / Янковський М.А., Демиденко І.А., Мельников Б.І. та ін. – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2004. – 300 с.

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

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

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