2 Тепловий баланс поташного очищення конвертованого газу

Вихідні дані:

Температура розчину, що подається в абсорбер, K:

Тонко регенерованого, T₁ = 343 K; грубо регенерованого, T₂ = 378 K.

Тепловий ефект абсорбції, кДж/кг СО₂: .

Середня теплоємність розчину, кДж/(кг · К): .

Розрахунок:

Розрахунок теплового балансу процесу поташного очищення газу від СО₂ зводиться до розрахунку температури розчину на виході з абсорберу. Спочатку розрахуємо температуру розчину на виході з тонкого очищення, К:

,

.

Далі розрахувати температуру суміші розчинів на вході до стадії грубого очищення, К:

,

де – частки розчинів у суміші.

.

Знайти температуру насиченого розчину на виході з абсорберу, К:

,

3 Конструктивні розрахунки насадкового абсорберу

В промисловості встановлюють 2 паралельно працюючих насадкових абсорбера, тобто потоки рідини і газу за даними матеріального розрахунку діляться навпіл.

3.1 Розрахунок діаметру абсорберу Нижня зона

Вихідні дані

Витрата газу G, кг/год: G = G₀/2 ,

де G₀ – витрати вихідного газу, кг/год;

Витрата розчину L, кг/год: L = G₀(розчину)/2,

де G₀(розчину) - витрата розчину К₂СО₃, що йде на стадію грубого очищення, кг/год;

Температура газу (на вході): T_г = 353 K;

Густина розчину ρ_p , кг/м³: 1225;

Динамічна в’язкість розчину µ, сП: (7,33 сП=7,33 мПас=0,00733 Пас).

Склад газу на вході до нижньої зони абсорбера та густини компонентів газу наведені в таблиці 12.

Таблиця 12 – Склад газу та густини його компонентів за нормальних умов

Компонент	С, % об.	ρ, кг/м3
CO2	17,36	1,96
CO	0,50	1,25
H2	61,64	0,09
CH4	0,30	0,71
N2	19,95	1,25
Ar	0,25	1,79

Розрахунок:

Густину газу за нормальних умовах, кг/м³, обчислити за правилом адитивності:

,

де – густина і-того компоненту газу, кг/м³;

– концентрація і-того компоненту газу на вході до стадії грубого очищення, % об.

.

Густину газу за робочих умов, кг/м³, знайти наступним чином:

,

де – відповідно температура та тиск газу за робочих умов;

– відповідно температура та тиск газу за нормальних умов.

.

Швидкість газу в умовах захлинання знайти з виразу [3]:

.

Виразимо швидкість газу наступним чином:

,

де – прискорення вільного падіння, м/с²;

– вільний об’єм сухої насадки, м³/ м³ (для сідел «Інталокс» розміром 50 мм м³/ м³);

– питома геометрична поверхня насадки, м²/м³ (для сідел «Інталокс» розміром 50 мм м²/ м³);

– густина рідини, кг/м³;

– густина газу, кг/м³;

– в’язкість рідини, сП;

– допоміжна величина:

,

де , – емпіричні коефіцієнти (для сідел «Інталокс» розміром 50 мм , );

– відношення витрати рідини до витрати газу;

– відношення густин рідини та газу.

.

Тоді швидкість газу, м/с, становитиме: .

Робочу швидкість газу в колоні, м/с, знайти наступним чином:

; .

Площу перетину нижньої частини абсорбера, м², знайти за формулою:

, .

Діаметр нижньої частини абсорбера, м:

, .