Расчет абсорбера с взвешенной насадкой

Исходные данные:

Объем выбросов - 35000

Относительная влажность - 20%

Температура выбросов - 30°С

Состав:

Абсорбент - , концентрация - 5%

Коэффициент ускорения абсорбции α=32

Степень очистки η=90%

. По исходным данным концентрация  на входе в абсорбер составляет

,8 с.г. В мольных долях эта концентрация составит:

 

 

. По исходным данным концентрация на входе в абсорбер составляет 4,0 с.г. В мольных долях эта концентрация составит:

 

3. Плотность сухих газов составит:

 

 

. Влагосодержание газов при температуре абсорбции 30°С рассчитывается:

 

 

 по приложению 2 [1]

отсюда

 

 

где

 

 

. Плотность влажных газов рассчитывается:

 

6. Плотность газов при рабочих условиях:

 

 

. Расход влажных газов:

 

 

. Расход влажных газов при рабочих условиях:

 

 

. Концентрация  во влажном газе составит:

 

 

или в мольных долях:

. Концентрация  в газе на выходе из абсорбера при эффективности поглощения 90% составит:

 

 

. Динамическая вязкость газовой смеси определяется следующим образом:

·   динамическая вязкость составляющих газовой смеси при t=0°С (Приложение 3 [1])

·   константы Сатерленда (Приложение 3 [1])

·   динамическая вязкость составляющих газовой смеси при t=30°C

 

·  
молекулярная масса газовой смеси:

 

 

·   динамическая вязкость газовой смеси:

 

 

В качестве насадочного материала абсорбере ВН выбираем шаровую насадку из пористой резины диаметром , плотностью .

. Значение линейной (рабочей) скорости газового потока находится в пределах между  и , рассчитываемых по формулам:

 

 

Принимаем плотность орошения абсорбера U=40 м/ч

Критическая скорость псевдоожижения сухой насадки:

 

 

Принимаем рабочую скорость газового потока

. Диаметр абсорбера:

 

Принимаем стандартный диаметр 2,2 м.

 

. Площадь сечения абсорбера рассчитываем по формуле:

 

 

Обоснуем принятую линейную скорость газа; она не должна превышать

 

 

где - доля живого сечения решетки, =0,4

- удельный объемный расход газовой фазы

 

Принятая скорость не превышает .

. Динамическая высота слоя шаровой насадки рассчитывается:

 

,

 

где статическую высоту слоя насадки  принимаем равной 0,3.

. Расстояние между ступенями (решетками) принимается равным , рассчитанной при .

. Коэффициент массопередачи.

Объемный коэффициент массопередачи в газовой фазе  находят по уравнению:

Коэффициент массопередачи в жидкой фазе :

Коэффициент массопередачи определяют:

 

Число единиц переноса:

 

N_ог = - ln (1-η) = - ln (1-0,9) = 2,3

 

. Объем активной части абсорбера ВН определяется из соотношения:

 

. Высота активной части:

 

 

В результате высота активной части абсорбера ВН, рассчитанная через коэффициент массопередачи, получилась меньше , рассчитанной по эмпирической формуле. Это объясняется тем, что в последнем варианте расчета высота рассчитывалась с учетом коэффициента ускорения массоотдачи в жидкой фазе вследствие химической реакции.

Принимаем коэффициент запаса 1,5, тогда Н’ = 0,4 ∙ 1,5 =0,6 м

Для данного абсорбера принимаем одну решетку, расстояние между нижней и ограничительной решетками - 1 м.

. Гидравлическое сопротивление абсорбера.

Сопротивление сухой тарелки (решетки) рассчитывают:

 

 

где  - коэффициент сопротивления, равный 1,8

- скорость газа в отверстиях опорной решетки

 

Сопротивление сухого абсорбера:

Принимаем порозность неподвижного слоя сухой насадки для шаров .

Гидравлическое сопротивление орошаемого абсорбера рассчитываем:

 

 (n=1)

 

4.2 Блок подготовки газов состоит из:

 

1. одноходового кожухотрубного теплообменного аппарата, в котором с помощью охлаждающей воды температура газа падает со 120°С до 30°С;

2. электрофильтра, с помощью которого газ очищается от взвешенных веществ, присутствующих в выбросах ТЭС.

 

Расчет ТОА

t_n = 120 ºС

t_k = 30 ºС

V_Г = 35000 м³/ч

. Определение тепловой нагрузки:

 

Q = ρ_г · V_Г/3600 · C_Г · (t_n - t_k), Дж/с,

ρ_г = 1,31 · 273/(273+120) = 0,91 кг/м³

C_Г = 25,2 + 0,0145Т +3,4· 10⁵ · Т^-2, Дж/моль·град

C_Г = (25,2 + 0,0145·393 + 3,4· 10⁵ · 393^-2)/29.71= 33,03/29,71 = 1,11 Дж/г · К = =1110 Дж/кг · К

2. Определение среднелогарифмической разности температуры:

В качестве теплоносителя используем воду со следующими характеристиками: t_n = 10 ºC, t_k = 70 ºC

Движение жидкости противоточное, тогда:

 

∆t₁ = 120-70 = 50 ºC

∆t₂ = 30-10 = 20 ºC, т.к. ∆tб/∆tм = 1,5 < 2, то

∆tср = (30+10)/2 = 20 ºC

 

. Определение поверхности теплообмена:

 

F = Q/K·∆t, где К-коэффициент теплопередачи.

 

Принимаем К=800 Вт/м² · К

F = 796425/(20·800) = 49,7 м²

По данной величине поверхности теплообмена выбираем кожухотрубный теплообменник со следующими характеристиками:

Dкож=400 мм

Dтруб=25*2 мм

Число ходов-1

Число труб-111 шт.

Поверхность т/о - 52,0 м²

Длина труб - 6,0 м

Масса теплообменника-1750 кг

Рассчитаем коэффициент запаса:

∆=(52,0-49,7)·100/49,7 = 4,6 ℅