4.3 Расчет количества тепла, уходящего с сухим газом

Количество тепла, уходящее с сухим газом, рассчитывается по формуле:

(13)

где Q_сг – количество тепла, уходящее с сухим газом, Вт;

G_i,сг – расход i-го компонента сухого газа, кг/ч;

С_i,сг – теплоемкость i-го компонента сухого газа при 45 °С, Дж/кг∙К;

r_i,сг – удельная теплота парообразования i-го компонента сухого газа при при 45 °С, Дж/кг.

t_сг – температура сухого газа, °С.

Тогда количество тепла, уносимое потоком изобутана, составит:

кВт.

Для остальных компонентов расчет аналогичен. Результаты расчета приведены в таблице 10.

Таблица 10 – Количество тепла, уходящее с компонентами сухого газа

Компонент	Количество тепла, кВт
Водород	91,7902
Этан	9,5004
Пропан	14,6722
Изобутан	11,8022
Изобутен	3,7550

Общее количество тепла, уходящее с сухим газом, составит:

Q_сг = 91,7902 + 9,5004 + 14,6722+ 11,8022 + 3,755 = 131,5201 кВт

4.4 Расчет количества тепла, уходящего с насыщенным абсорбентом

Количество тепла, уходящее с насыщенным абсорбентом определяется из теплового баланса:

Q_на = Q_жг + Q_та - Q_сг =2178,8761 + 2527,2618– 131,5201 =4574,6479 кВт

4.5 Определение температуры насыщенного абсорбента

Теплоемкость насыщенного абсорбента определяется по формуле (11) и составляет 2,1218 кДж/кг∙⁰С.

Температура насыщенного абсорбента определяется по формуле:

(14)

где t_на – температура насыщенного абсорбента, °С.

°С.

Полученная температура отличается от принятой ранее незначительно, поэтому температура насыщенного абсорбента принимается равной 60 °С. Погрешность составляет меньше 2 %.

5 Расчет диаметра и высоты насадочного абсорбера

5.1 Определение диаметра насадочного абсорбера

В качестве насадки используются стальные кольца Рашига 35х35х4 в навал. Предельную скорость газа, выше которой наступает захлебывание насадочных абсорберов, можно рассчитать из уравнения:

(15)

где W_пр – предельная скорость газа, м/с;

А, В – коэффициенты, зависящие от типа насадки, для колец Рашига 35х35х4 равные -0,073 и 1,75 [6];

L – массовый расход жидкости, кг/с;

G – массовый расход газа, кг/с;

g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;

а – удельная поверхность насадки [4], равная 90 м²/м³;

е – свободное сечение насадки, равное 0,785 м³/м³;

μ_в – вязкость воды при 20 °С, равная 0,001005 Па∙с;

μ_х – вязкость абсорбента при средней температуре в абсорбере, Па∙с;

ρ_у – плотность газа при средней температуре в абсорбере, кг/м³;

ρ_х – плотность жидкости при средней температуре в абсорбере, кг/м³.

Плотность жирного газа находиться по формуле:

(16)

где ρ_г – плотность жирного газа при средней температуре в абсорбере, кг/м³;

М_см – средняя молярная масса жирного газа, кг/кмоль;

Р₀, Р – атмосферное давление и давление абсорбции, атм;

Т₀, Т – нормальная температура и средняя температура процесса, °С.

Средняя молярная масса жирного газа рассчитывается по формуле:

(17)

где М_см – средняя молярная масса жирного газа, кг/кмоль;

М_i – молярная масса i-го компонента жирного газа, кг/кмоль;

х_i – мольная доля i-го компонента жирного газа.

М_см = 2 ∙ 0,4546 + 30 ∙ 0,0406 + 44 ∙ 0,0346 + 58 ∙ 0,2523 +

+ 56 ∙ 0,2178= 30,48 кг/кмоль.

кг/м³.

Вязкость абсорбента рассчитывается по уравнению:

(18)

где х_i – мольная доля компонента в смеси;

μ_i – вязкость i-го компонента в смеси, Па∙с.

Вязкость компонентов абсорбента рассчитывается по уравнению [3]:

(19)

где μ_i – вязкость компонента, Па∙с;

VISB, VISTO – коэффициенты, зависящие от природы вещества,

Т – температура абсорбента, К.

Вязкость по формуле (19):

Па·с.

Плотность смеси жидких компонентов рассчитывается по формуле [5]:

, (20)

где – массовая доля компонента смеси.

Плотность абсорбента составит:

Предельная скорость газа определяется из уравнения (15)

W_пр = 0,4363 м/с.

Рабочая скорость газа определяется как:

W_раб = 0,8 ∙ W_пр = 0,3491 м/с.

Диаметр насадочного абсорбера определяется по формуле:

(22)

где D – диаметр абсорбера, м;

G – расход жирного газа, кг/ч;

ρ_у – плотность газа при средней температуре в абсорбере, кг/м³.

м.

Выбирается стандартный диаметр абсорбера [4], равный 2,6 м. При этом действительная скорость газа в колонне равна:

W_д = 0,3491 ∙ (2,5885/2,6)² = 0,3489 м/с.