Расчетная часть. Рассчитать насадочный абсорбер для улавливания аммиака из газовой смеси водой

2. 
   Расчетная часть.
   

Рассчитать насадочный абсорбер для улавливания аммиака из газовой смеси водой.
Исходные данные:
1) количество газовой смеси, поступающей на установку V = 18 000 м3/ч
(5 м3/с);
2) температура газовой смеси t = 450 °С;
3) начальная объемная концентрация аммиака в газовой фазе y(н)= 12%;
4) степень извлечения = 95 %;

5) начальная массовая концентрация аммиака в воде x= 0,3 % ;
6) степень насыщения воды аммиаком = 0,75;

7) начальная температура воды, поступающей в абсорбер, t(вн)= 18 ° С ;
8) начальная температура охлаждающей воды t(п) = 20 °С;
9) абсорбер работает под атмосферным давлением;
10) в установке предусмотреть (рассчитать и подобрать) насос для подачи воды в абсорбер, холодильник для охлаждения газа и газодувку для подачи газовой смеси в абсорбер.


2.1. Материальный баланс.
Количество аммиака переходящего из газовой смеси в поглотитель —
воду, определяют из уравнения материального баланса.
Начальные относительные массовые составы газовой и жидкой фаз
определяются по формулам:

Концентрация аммиака в газовой смеси на выходе из абсорбера:

Конечную рабочую концентрацию аммиака в жидкости на выходе из
абсорбера определяют по формуле . Для определения равновесной концентрации аммиака и построении линии равновесия выполняем расчет в такой последовательности. Задаваясь рядом значений X — конечных концентраций аммиака в жидкости, вытекающей из абсорбера, рассчитываем температуру жидкости <2 и соответствующие величины .Далее пересчитываем относительные массовые концентрации X в мольные доли X и по уравнению находим значения р* и определяем Р* по
формуле :



Где:M(k) и M(н/г) - 17 и 29 — мольные массы NHз и воздуха, кг/кмоль.
При парциальном давлении NH3 в поступающем газе равновесная концентрация NH3 в жидкости, вытекающей из абсорбера, составит Х* = 0,056 кг/кг.
При степени насыщения воды аммиаком = 0,75 конечная концентрация аммиака в жидкости равна:

Принимаем, что газовая смесь, поступающая на установку из колонны

синтеза, перед подачей в колонну охлаждается в холодильнике до t(n)=20 °С.
В этом случае объем газовой смеси, поступающей в абсорбер, равен:

К оличество аммиака, поступающего в колонну:

где p(a)=0,717 — плотность аммиака при 20 °С, кг/м^2.
К оличество воздуха, поступающего в колонну;


где p(в)=1,2 — плотность воздуха при 20 °С, кг/м^2.
П лотность газа, поступающего на абсорбцию:

Количество поглощенного аммиака:

Расход воды в абсорбер;



2.2. Определение скорости газа и диаметра абсорбера
Принимаем в качестве насадки керамические кольца Рашига размером
50 X 50 X 5 мм.
Характеристика насадки: удельная поверхность 110 м^/м^; свободный
объем 0,735 м^3/м^3; эквивалентный диаметр 0,027 м.
Предельная скорость газа в насадочных абсорберах :

Рабочая скорость газа в колонне;

Диаметр колонны:

У точняем скорость газа в колонне:

Плотность орошения колонны:

Оптимальная плотность орошения:



Принимаем в качестве насадки керамические кольца Рашига размером
80 X 80 X 8 мм со следующей характеристикой:
удельная поверхность 80 м^2/м^3;
свободный объем 0,72 м^3/м^3;
эквивалентный диаметр 0,036 м; масса 1м^3= 670 кг

Для Этой насадки скорость газа при захлебывании будет равна:

Р абочая скорость газа в колонне:

Диаметр колонны;

Уточняем скорость газа в колонне:

2.3. Определение высоты насадочной колонны.
Высота насадочной колонны определяется по уравнению. Принимаем расстояние от слоя насадки до крышки абсорбера h1— 1,2 м, расстояние от насадки до днища абсорбера 2,7 м.
Высоту слоя насадки определяем, исходя из основного уравнения массопередачи .
Движущая сила внизу абсорбера на входе газа: