Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода Курсовая работа. абсор.тарелка. Абсорбер для очистки газов от диоксида углерода
 Скачать 462 Kb.
|
3.3 Распыливающие абсорберыВ распыливающих абсорберах контакт между фазами достигается распыливанием или разбрызгиванием жидкости в газовом потоке. Эти абсорберы подразделяют на следующие группы: 1) полые (форсуночные) распыливающие абсорберы, в которых жидкость распыляется на капли форсунками; 2) скоростные прямоточные распыливающие абсорберы, в которых распыление жидкости осуществляется за счет кинетической энергии газового потока; 3) механические распыливающие абсорберы, в которых жидкость распыляется вращающимися деталями [1]. Полые распыливающие абсорберы представляют собой полые колонны. В этих абсорберах газ движется снизу вверх, а жидкость подается через расположенные в верхней части колонны форсунки с направлением факела распыла обычно сверху вниз. Эффективность таких абсорберов невысока, что обусловлено перемешиванием газа по высоте колонны и плохим заполнением ее сечения факелом распыленной жидкости. В результате объемный коэффициент массопередачи и число единиц переноса в этих аппаратах невелико. Поэтому распылительные форсунки в полых абсорберах часто устанавливают на нескольких уровнях [1]. Полые распиливающие абсорберы отличаются простотой устройства, низкой стоимостью, малым гидравлическим сопротивлением, их можно применять для обработки сильно загрязненных газов. К недостаткам полых распыливающих абсорберов, помимо их низкой эффективности, относятся также низкие скорости газа (до 1 м/с) во избежание уноса, неудовлетворительная их работа при малых плотностях орошения, достаточно высокий расход энергии на распыление жидкости. Распыливающие полые абсорберы целесообразно применять для улавливания хорошо растворимых газов [2]. Скоростные прямоточные распыливающие абсорберы отличаются тем, что в случае прямотока процесс можно проводить при высоких скоростях газа (до 20-30 м/с и выше), причем вся жидкость уносится с газом и отделяется от него в сепарационном пространстве 4. К этому типу аппаратов относится абсорбер Вентури (рис. 6), основной частью которого является труба Вентури. Жидкость поступает в конфузор 1, течет в виде пленки и в горловине 2 распыляется газовым потоком. Затем жидкость газовым потоком выносится в диффузор 3, в котором скорость газа снижается и его кинетическая энергия переходит в энергию давления с минимальными потерями. Отделение капель от газа происходит в сепараторе 4 [9].  Рис. 3 Устройство бесфорсуночного абсорбера Вентури: а - с эжекцией жидкости; б - с пленочным орошением; /-коифузоры; 2-горловины; J-диффузоры; 4-сепараторы, 5-циркуляционная труба; 6-гидравлический затвор. В механических распыливающих абсорберах разбрызгивание жидкости производится с помощью вращающихся устройств, т. е. с подводом внешней энергии для развития поверхности фазового контакта. На рис. 16-30 представлен такой абсорбер, в котором разбрызгивание жидкости осуществляется с помощью лопастей или дисков, закрепленных на горизонтальных валах. Разбрызгивающие элементы устанавливают так, что газ движется перпендикулярно или параллельно осям их валов [5]. По сравнению с абсорберами других типов механические абсорберы более компактны и эффективны, но они значительно сложнее по конструкции и требуют больших затрат энергии для проведения процесса. Поэтому механические распыливающие абсорберы целесообразно применять в тех случаях, когда распыление с помощью форсунок или газом, взаимодействующим с жидкостью, по каким-либо причинам не представляется возможным [2]. 4 Расчет абсорбционной колонны4.1 Материальный балансМольная масса газовой смеси:  Плотность газовой смеси, поступающей в абсорбер:  Начальные относительные массовые составы газовой и жидкой фаз определяется по формулам [1, с. 206]:  Концентрация диоксида углерода в газовой смеси на выходе из абсорбера определяется по формуле [1, с. 207]:  (1)Конечную рабочую концентрацию диоксида углерода в жидкости на выходе из абсорбера определяют по формуле [1, с. 207]:  , (2)где х* - равновесная концентрация поглощаемого компонента, которая определяется расчетным путем или находится по справочным данным. Для определения равновесной концентрации диоксида углерода и построения линии равновесия выполняем расчет в такой последовательности: задаваясь рядом значений конечных концентраций диоксида углерода в жидкости, вытекающей из абсорбера, рассчитываем температуру жидкости t2 и соответствующие им коэффициенты Генри по эмпирической формуле [3]. Далее пересчитываем относительные массовые концентрации  в мольные доли х и по формуле 3 находим значение равновесного парциального давления компонента газовой фазы р* и определяем равновесное содержание поглощаемого компонента в газовой фазе  по формуле:  , (3)где Е – коэффициент Генри.  . (4)Где Р – общее давление газовой смеси, мм.рт.ст.; р* - равновесное парциальное давление поглощаемого газа, мм.рт.ст. [5, с. 591].  , (5)где Ф – дифференциальная теплота растворения газа в поглотителе, Дж/кг; с – удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг·К); t1 и t2 – температура жидкости на входе в абсорбер и на выходе из него. Результаты расчета сведены в таблицу № 1 приложения А. При парциальном давлении диоксида углерода в поступающем газе рн = 1,013·105·0,08=0,081·105 Па равновесная концентрация диоксида углерода в жидкости, вытекающей из абсорбера составит (1 мм рт. ст. = 133,3 Па, 8100 па составит 60,77 мм рт.ст; см. таблицу №1 приложения А):  Конечная концентрация диоксида углерода в жидкости при степени насыщения  составит: Газовая смесь, поступающая на установку абсорбции, охлаждается в холодильнике до температуры плюс 21оС. В этом случае объем газовой смеси равен:  (6)Количество диоксида углерода, поступающего в колонну:  , (7)где  - плотность диоксида углерода при 20 оС [4,с.513].Количество газа, поступающего в колонну:  (8)Количество поглощенного диоксида углерода:  Расход воды в абсорбер:  (9)Расход воды в адсорбер является главной величиной для подбора циркуляционного насоса. |