7 Пример расчета тарельчатого абсорбера (тарелки ситчатые)

Примем следующие исходные данные:

1. Количество перерабатываемой смеси – V = 1,6 м³/с.

2. Начальная концентрация SO₂ в смеси – _Н=6, 0 масс. %.

3. Конечная концентрация SO₂ в смеси – _к =0,4масс.%.

4. Избыток абсорбента – 20 %, следовательно, .

5. Давление абсорбции – П = 141,5 кПа.

6. Температура абсорбции – t = 10 ⁰С.

7. Начальная концентрация SO₂ в абсорбенте – _Н =0 масс. %.

Задание: рассчитать тарельчатый абсорбер (тарелки – ситчатые) для поглощения водой сернистого газа (SO₂) из смеси его с воздухом.

Определить:

1. Количество поглощаемого газа – G_SO2, кг/с.

2. Расход абсорбента – L, кг/с.

3. Диаметр абсорбера – D_к, м.

4. Высоту колонны – Н_к, м.

5. Гидравлическое сопротивление – Δр, кПа.

Схема установки приведена на рис.6

7.1. Определение количества поглощаемого сернистого газа

Количество поглощаемого SO₂ определяется по формуле (4.1)

,

где – начальная концентрация SO₂ в газовой смеси, выраженная в мольных долях, ; М – молекулярная масса SO₂, кг/кмоль

– молекулярная масса SO₂; α – коэффициент извлечения SO₂; 22,4 – объем, занимаемый 1 кмолем газа, м³.

Начальная концентрация SO₂ в газовой смеси определяется по формуле (4.2)

,

где M_возд = 29 кг/кмоль – молекулярная масса воздуха [8, с. 510].

Коэффициент извлечения SO₂ рассчитывается по выражению (4.3):

.

Тогда количество поглощаемого SO₂

7.2. Определение расхода абсорбента

Расход абсорбента L определяется по формуле (4.4), конечная концентрация определяется по формуле (4.5); мольная доля SO₂ в абсорбенте, равновесная с начальной концентрацией SO₂ в газовой фазе, определяется по выражению (4.6).

Для водного раствора SO₂ при t = 10 ⁰С, согласно приложению Б, коэффициент Генри К = 18400 мм рт. ст. = 2452,7 кПа; П – давление абсорбции = 141,5 кПа.

Тогда мольная доля SO₂ в абсорбенте:

Затем определяется по формуле (4.5):

;

.

И определяется расход абсорбента по выражению (4.7)

.

Действительная концентрация SO₂ в абсорбенте на выходе из абсорбера составит

.

Рассчитываем начальную и конечную концентрации SO₂ в газовой и жидкой фазах, выраженные в относительных мольных долях, по формулам (6.1), (6.2) и (6.3)

;

;

(по условию задачи);

.

По найденным начальным и конечным концентрациям SO₂ в жидкой и газовой фазах строим на диаграмме Y–X линию рабочих концентраций Y = АХ + В (рис.7).

По уравнению равновесия строим равновесную линию на Y–X диаграмме.

Константу фазового равновесия определяем по формуле (6.4)

.

Тогда уравнение равновесной линии

. (7.1)

Задаем значения X в пределах от 0 до 13,5 * 10^–4 (т. е. от Х_н до Х_к), рассчитываем соответствующие Y* по уравнению (7.1) и заносим полученные данные в табл. 7.

Таблица 7

Расчетные данные для построения равновесной линии
X	0	3,0 · 10–4	6,0 · 10–4	9,0 · 10–4	12,0 ·10–4	13,5 · 10–4
Y*	0	52,2 · 10–4	104,8 · 10–4	158,3 · 10–4	211,7 · 10–4	239,2 · 10–4

По результатам расчета (табл.7) строим линию равновесия (см. рис. 7).