Виды абсорберов
Абсорбер – это аппарат, который предназначен для поглощения паров, газов, для разделения смеси газов на составные части посредством растворения одного или нескольких компонентов такой смеси в жидкости, которая называется абсорбентом или поглотителем.
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:
- 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.
- 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.
- 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)