Расчет насадочного абсорбера

Виды абсорберов

Как правило абсорбер представляет собой колонну с насадкой или тарелками, в нижнюю часть которой подается газ, а в верхнюю жидкость. Газ из абсорбера удаляется сверху, жидкость снизу. Абсорбер используется в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленностях.

В зависимости от способа создания межфазной поверхности абсорберы делятся на:

1. Поверхностные абсорберы. Такие абсорберы используются для поглощения хорошо растворимых газов. Но их применение сильно ограничено, что обусловлено громоздкостью и малой эффективностью. Поверхностные абсорберы делятся на пленочные, механические пленочные, насадочные и поверхностные абсорберы с горизонтальным зеркалом жидкости.
2. Барботажные абсорберы. В данных абсорберах поверхность межфазного контакта развивается потоками газовых пузырьков и струй, которые распределяются по жидкости. В этом случае поверхность контакта определяется гидродинамическим режимом. Барботажные абсорберы делятся на абсорберы со сплошным барботажным слоем, абсорберы тарельчатого типа, абсорберы с плавающей насадкой и абсорберы с механическим перемешиванием жидкости.
3. Распыливающие абсорберы. В распыливающих абсорберах поверхность контакта образуется путем распыления жидкости в объеме газа на мелкие капли. Данные абсорберы делятся на три группы: форсуночные распыливающие абсорберы, скоростные прямоточные абсорберы и механические распыливающие абсорберы.

Расчет насадочного абсорбера

Допустим, что необходимо спроектировать насадочный абсорбер, который будет использоваться для очистки газа от диоксида серы раствором $Са(ОН)_2$, при этом объем газа составляет 100 000, температура 30 градусов по Цельсию, степень очистки 95 %, температура раствора 30 градусов по Цельсию, а процесс протекает при атмосферном давлении. Расчет будет выглядеть следующим образом. Сначала определяются массовые, объемные начальные и конечные концентрации извлекаемого компонента в газовой смеси по следующим формулам:

$Мгк = Свх*Vэ$,

$Vгк = Мгк/ргк$,

$Ун = Vгк/V$,

$Ук = Ун*(1-n)$,

где Мгк - масса извлекаемого компонента; Vгк - объем извлекаемого компонента; Ун и Ук - начальные и конечные концентрации; n - степень очистки.

Затем определяется количество инертного газа и диоксида серы, которые поступают в абсорбер из уравнения:

$Мi = (P*Vi) / (Bi*T)$

где Bi - удельная газовая постоянная, которая зависит от молекулярной массы инертного газа и извлекаемого компонента; Vi - объем извлекаемого компонента и инертного газа; Р - атмосферное давление.

Для определения парциального давления компонента на входе используется следующая формула:

$Рвхк = Р*Ун$

Чтобы рассчитать парциальное давления инертного газа на входе используется формула:

$Ринвх = Р*(1-Ун)$

Удельные газовые постоянные рассчитываются для инертного газа и извлекаемого компонента рассчитываются следующим образом:

$Вин = R/uин$

$Визв=R/uизв$

где R - универсальная газовая постоянная; uин, uизв - молекулярная масса инертного газа и извлекаемого компонента.

Получив эти значения мы может рассчитать массы инертного газа и извлекаемого компонента по вышепредставленной формуле.

Концентрация извлекаемого компонента в поступающем газе на 1 килограмм инертного газа определяется следующим образом:

$Ун = Мвхк/Мвхин$

где Мвхк и Мвхин - масса инертного газа и извлекаемого компонента на входе абсорбера.

Количество поглощаемого компонента рассчитывается следующим образом:

$Мк = Мквх*n$

Таким образом

$Ук = Мквх/инвх$

Для того, чтобы рассчитать массу газа на выходе используется следующая формула:

$Мвыхин=Мвхин-Мин$

Настоящий расход абсорбента составит:

$Lд = Мвхин*(2-3)$

Содержание извлекаемого компонента в уходящем абсорбенте на 1 килограмм раствора рассчитывается следующим образом:

$Хк = Мизв/Lд$

$Хн=0$

Таким образом удельный расход абсорбента можно рассчитать по следующей формуле:

$ = (Ун-Ук) / (Хк-Хн)$

Формула для расчета полного расхода абсорбента выглядит следующим образом:

$L0 = l*Мвхин$

Уравнение материального баланса для проектируемого абсорбера имеет следующий вид:

$Мб = (Ун-Ук)=L0*(Хк-Хн)$