4.3. Определение диаметра абсорбера
Выбираем материал и тип насадки (см. приложение В данного пособия). Кольца Рашига представляют собой простые кольца без дополнительных устройств. Эти кольца наиболее дешевы и просты в изготовлении, они хорошо зарекомендовали себя на практике и являются самым употребительным видом насадок.
Керамические кольца Рашига размером 25 × 25 × 3 мм.
Удельная
поверхность – σ
=204
.
Свободный
объем –Vсв=0,74
.
Масса
насадки –
Gнас=532
.
Эквивалентный
диаметр –
Расчет абсорбера производят для работы при оптимальном гидродинамическом режиме. Рабочую скорость газа в абсорбере можно определить, используя критериальную зависимость (3.25):
.
Скорость газа определяется по формуле (3.24):
,
где
–
вязкость газовой смеси при рабочих
условиях, Па·с.
Другой способ определения рабочей скорости заключается в следующем [8, с. 292]. Определяется рабочая скорость газа по формуле
.
(4.8)
Скорость газа, соответствующая возникновению режима эмульгирования wo (считая на полное сечение колонны), определяется по уравнению [8, c. 292]:
,
(4.9)
где
–
средняя плотность газовой фазы при
рабочих условиях,
;
–
вязкость
воды при рабочих условиях, мПа·с;
ρx
–
плотность воды при рабочих условиях,
;
L
–
расход абсорбента,
;
Gy
–
расход газа,
.
Средняя плотность газовой смеси определяется по формуле
,
(4.10)
где
– средняя плотность газовой смеси при
рабочих условиях, кг/м3;
Т0 = 0 0С = 273 К; Т – температура, К; П0 = 760 мм рт. ст. = 101300 Па.
Прежде чем определить среднюю плотность газовой фазы при рабочих условиях, следует рассчитать конечную концентрацию SO2 в газовой смеси, выраженную в мольных долях, по формуле
,
(4.11)
где
=0,6
масс.%
–
конечная концентрация SO2
в смеси (по условию, см. начало раздела
4);
.
Концентрации
SO2
в нижней и верхней части колонны будет
определяться как
(см. п. 4.1)
Средняя концентрация SO2 определяется по формуле
;
(4.12)
.
Средняя концентрация воздуха определяется по формуле
.
(4.13)
Средняя плотность газовой смеси определяется по формуле
.
(4.14)
.
Подставляем полученные значения в формулу (4.10) и получаем
.
Средняя молекулярная масса газовой смеси определяется по формуле
,
(4.15)
.
Расход газа определяется по формуле
,
(4.16)
.
Вязкость газовой смеси при рабочих условиях определяется по формуле
(4.17)
где µso2=0,014·10-3 Пас·с µвоз=0,019·10-3 Пас·с –коэффициенты динамической вязкости соответственно SO2, воздуха при температуре абсорбции t = 35 0С [8, с. 556–557, рисунок V].
После подстановки соответствующих значений в формулу (4.9) получим
,
откуда ω0=0,46 м/с.
Тогда рабочая скорость газа по формуле (4.8) будет равна
ω=0,8·0,46-0,36, м/с.
Расход смеси при рабочих условиях определяется по формуле
,
(4.18)
где П0 = 101300 Па, Т0 = 273 К.
.
Диаметр абсорбера определяется по формуле (3.5)
.
По каталогу [4, Т. 2, с. 874] принимаем стандартную колонну диаметром Dк=2200мм.
Действительная скорость потока газа определяется по выражению
;
(4.19)
.
Определяем плотность орошения по формуле (3.4) [9]
[9,
с. 667];
(U=55) >( Uопт=5).
Так как U > Uопт принимаем выбранную насадку – керамические кольца Рашига 25 × 25 × 3 мм.