Методом подбора определяем и .

,

Для получения в количестве кмоль/ч необходимо знать количество прореагировавших веществ.

Определяем количество исходного сероводорода:

По реакции 1 прореагировали вещества в количествах:

Получено по реакции 1:

или

После реакции 1 в насыщенном абсорбенте остаются непрореагировавшими:

Определяем количество исходного:

По реакции 2 прореагировали вещества в количествах:

Получено по реакции 2:

После реакции 1 в насыщенном абсорбенте остаются непрореагировавшими:

С учетом содержания остаточного сероводорода в поступающем в аппарат абсорбенте количество , растворенное в насыщенном абсорбенте, равно:

Расчет состава насыщенного абсорбента, выводимого из аппарата, приведен в таблице 14.

Таблица 14 - Расчет состава насыщенного абсорбента

Диаметр абсорбера.

Диаметр абсорбера в наиболее нагруженном нижнем его сечении рассчитываем по формуле:

, где

L - расход насыщенного абсорбента из аппарата, кг/с; - плотность насыщенного абсорбента, ; - коэффициент для клапанных тарелок; С = 480 - коэффициент для абсорберов при расстоянии между тарелками, равном 0,6 м; G - расход газового сырья в аппарат, кг/с; - плотность газового сырья, .

Расход насыщенного абсорбента: .

Плотность насыщенного водного раствора ДЭА при температуре находим по содержанию в нем ДЭА:

Расход газового сырья в аппарат:

Рассчитываем плотность газового сырья при температуре и давлении :

Тогда диаметр абсорбера:

Предварительно принимаем . Правильность данного значения диаметра аппарата будет уточнена в ходе расчетов.

Расчет работоспособности клапанных тарелок.

Работоспособность наиболее нагруженной по газу и жидкости нижней тарелки абсорбера определяется необходимыми значениями следующих показателей:

- сопротивление тарелки потоку газа;

- скорость газа в отверстиях тарелки;

- отсутствие провала жидкости;

- высота слоя пены на тарелке;

- унос жидкости;

- градиент уровня жидкости на тарелке;

- отсутствие захлебывания.

Сопротивление тарелки потоку газа.

Рассчитываем сопротивление клапанной тарелки потоку газа. Для клапанной тарелки оно должно находиться в пределах 450 - 800 Па.

- коэффициент сопротивления сухой тарелки, при полностью открытых клапанах равный 3,63; - скорость газа в отверстии под клапаном, м/с; - высота сливной перегородки, м; - подпор жидкости над сливной перегородкой, м; - сопротивление, связанное с действием сил поверхностного натяжения, Па.

Скорость газа в отверстиях тарелки:

где - площадь прохода паров, м2.

( - доля живого сечения тарелки; - рабочая площадь тарелки,.

Параметры двухпоточной клапанной тарелки диаметром представлены в таблице 15.

Таблица 15 - Техническая характеристика двухпоточной тарелки типа ТКП (по ОСТ 26-02-1401-76)

Высоту сливной перегородки принимаем равной 0,04 м.

Определяем подпор жидкости над сливной перегородкой:

,

- удельная жидкостная нагрузка

32 мм.

Для клапанных тарелок должно быть не менее 13 мм, иначе наблюдается явление конусообразования (отталкивания жидкости от отверстий). Так как , конусообразования происходить не будет.

Рассчитываем сопротивление, связанное с действием сил поверхностного натяжения жидкости:

где - поверхностное натяжение насыщенного 17% водного раствора ДЭА при температуре 52?.

- эквивалентный гидравлический диаметр щели под клапаном, - высота поднятия клапана.

Тогда сопротивление клапанной тарелки потоку газа будет равно:

Значение сопротивления выбранного типа тарелок не выходит за пределы допустимых значений для клапанных тарелок (450).

Скорость газа в отверстиях тарелки.

Рассчитываем массу цилиндрического столбика жидкости над клапаном: диаметр клапана.

Площадь клапана, на которую действует давление газа (для упрощения принимаем ее равной площади отверстия под клапаном):

Рассчитываем скорость газа:

условие открытия клапана на орошаемой жидкостью тарелке выполняется.

(Поток газа в отверстии над клапаном должен иметь скорость для того, чтобы поднять клапан и столбик жидкости над ним. После поднятия клапана в отверстии устанавливается скорость ).

Отсутствие провала жидкости.

Для того, чтобы не происходило утечки (провала) жидкости на нижележащие тарелки через отверстия под клапанами, необходимо, чтобы фактическая скорость газа в отверстиях была больше минимальной необходимой для отсутствия провала жидкости скорости,

Рассчитываем минимальную допустимую скорость газа в отверстиях клапанной тарелки:

где Q - коэффициент, зависящий от длины пути жидкости и в данном случае равный 0,16 (для условие отсутствия провала жидкости выполняется.

Объемный расход газа на нижней границе эффективной работы тарелки:

Условие выполняется.

Минимальная нагрузка по пару в устойчивом режиме работы:

Условие выполняется.

Высота слоя пены на тарелке.

Высота слоя пены над слоем светлой жидкости рассчитывается по формуле:

,

где , В, С - коэффициенты, равные для клапанной тарелки: А = 59,5, В = 2,2, С = 1,74; - приведенная скорость газа, м/с; - поверхностное натяжение насыщенного 17% водного раствора ДЭА при температуре 52?.

Приведенная скорость газа (скорость, отнесенная к рабочей площади тарелки):

Полученная высота пены является допустимой при расстоянии между тарелками 0,6 м.

Унос жидкости.

Допустимая величина межтарельчатого уноса:

Рассчитываем величину удельного уноса жидкости с наиболее нагруженных нижних тарелок аппарата:

,

где D, б - коэффициенты, для клапанных тарелок D = 1.72, б = 1.38; - комплекс, рассчитываемый по формуле:

.

Унос жидкости не превышает допустимой величины .

Объемный расход жидкости с учетом уноса:

,

 .

Градиент уровня жидкости на тарелке.

На клапанных тарелках с перекрестным током вследствие гидравлического сопротивления при течении жидкости в сторону переливного порога уровень жидкости на стороне ее входа будет больше на величину гидравлического градиента, рассчитываемого по формуле:

где - коэффициент сопротивления для клапанных тарелок; - длина пути жидкости на тарелке, м; - эквивалентный диаметр потока вспененной жидкости, м; - условная скорость пены на тарелке, м/с.

Рассчитываем коэффициент сопротивления для клапанных тарелок (по формуле для колпачковых тарелок):

,

где - глубина барботажа, м; - критерий Рейнольдса.

Глубина барботажа равна:

Критерий Рейнольдса:

где - кинематическая вязкость жидкости с нижней тарелки, м2/с.

Условная скорость пены на тарелке:

где - средняя линейная плотность орошения, м2/с,

- средняя ширина потока при движении жидкости по тарелке (n - число потоков).

Рассчитываем условную скорость пены:

Эквивалентный диаметр потока вспененной жидкости:

Кинематическая вязкость насыщенного раствора ДЭА при содержании ДЭА, равном 17% масс, составляет

- динамическая вязкость насыщенного раствора ДЭА.

.

Данное значение допустимо для длины пути жидкости

Отсутствие захлебывания.

Захлебывание представляет собой нарушение нормального перетока жидкости с тарелки на тарелку в результате переполнения переточного устройства. Условие отсутствия захлебывания:

где - высота уровня вспененной жидкости в устройстве, равная

Здесь - высота светлой жидкости в сливном устройстве м; - высота слоя пены в сливном устройстве, м.

где = 760 Па - общее сопротивление нижней клапанной тарелки аппарата; - потеря давления жидкости при ее протекании через сливное устройство, Па.

где - коэффициент сопротивления; - скорость жидкости в сечении между нижним обрезом сливной перегородки и тарелкой, м/с, равная:

площадь сечения между нижним обрезом сливной перегородки и тарелкой (поперечное сечение зазора). Здесь а - зазор под сливным стаканом, который для обеспечения гидрозатвора должен быть меньше ; принимаем а = 0,027 м.

Высоту пены в сливном устройстве примем равной высоте пены на тарелке, Тогда условие отсутствия захлебывания выполняется.

В результате расчета работоспособности наиболее нагруженной по газу и жидкости нижней тарелки абсорбера была подтверждена правильность выбора диаметра аппарата равным .

2. Высота абсорбера

Рабочая высота абсорбера равна, м:

Страницы: 1, 2, 3, 4