3.4. Определение гидравлического сопротивления орошаемой насадки и общего гидравлического сопротивления

Данные расчеты проводят согласно [9, с. 684].

4. Пример расчета насадочного абсорбера

Рассчитать насадочный абсорбер для поглощения водой сернистого газа (SO₂) из смеси его с воздухом.

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 = 35 ⁰С.

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

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. 3.

Рисунок 3. Схема насадочного абсорбера для поглощения водой сернистого газа (SO₂) из смеси его с воздухом

4.1. Определение количества поглощаемого сернистого газа

Количество поглощаемого сернистого газа (SO₂) определяется по формуле

, (4.1)

где y_н – начальная концентрация SO₂ в газовой смеси, выраженная в мольных долях, ; M_SO2 – молекулярная масса SO₂, ;

α – кэффициент извлечения SO₂; 22,4 – объем, занимаемый 1 кмоль газа, м³.

Начальная концентрация SO₂ в газовой смеси определяется по формуле

, (4.2)

где =6, 0масс. % – начальная концентрация SO₂ в смеси (по заданию, см. начало раздела 4); молекулярная масса SO₂ – M_SO2 = 64 и молекулярная масса воздуха – M_возд = 29 [8, с. 510].

.

Коэффициент извлечения SO₂ рассчитывается по выражению

; (4.3)

.

Тогда количество поглощаемого SO₂ по формуле (4.1) равно

4.2. Определение расхода абсорбента

Расход абсорбента определяется по формуле

, (4.4)

где , – начальная и конечная концентрации SO₂ в абсорбенте, выраженные в относительных массовых единицах, ( =0, по условию задания, см. начало раздела 4).

Конечная концентрация SO₂ в абсорбенте определяется по формуле

, (4.5)

где – мольная доля SO₂ в абсорбенте, равновесная с начальной концентрацией SO₂ в газовой фазе, определяется по выражению

, (4.6)

где К – коэффициент Генри для водных растворов, определяется по приложению Б данного пособия. Для водного раствора SO₂ при t = 35 ⁰С коэффициент Генри К = 42950 мм. рт. ст. = 5 730 кПа; П – давление абсорбции = 141,5 кПа (по условию).

Вначале определяем равновесную мольную долю SO₂ в абсорбенте по формуле (4.6):

.

Затем определяем конечную равновесную концентрацию SO₂ в абсорбенте по формуле (4.5):

.

И наконец определяем расход абсорбента по выражению (4.4)

Действительная концентрация SO₂ в абсорбенте на выходе из абсорбера определяется по формуле

. (4.7)

Тогда действительная концентрация SO₂ в абсорбенте на выходе из абсорбера составит