Расчет массообменной секции абсорбера



Абсорбция является одним из самых важных процессов, характеризующим осушку газа жидкостями. В данной статье содержатся понятия абсорбера и расчеты массообменной секции (элементы ГПР 340.00.0000).

Ключевые слова: абсорбция, десорбция, абсорбер, десорбер, хемосорбция.

Абсорбция — это процесс поглощения газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями. [1, 3]. При абсорбции отдельных компонентов газовой смеси, химически не взаимодействующих с поглотителем, процесс будет протекать до тех пор, пока парциальное давление поглощаемого компонента в газе не достигнет величины парциального давления его над жидкостью.

Основное уравнение массопередачи, отнесенное ко времени,

dM=k_MdFd

где dM — количество вещества, перешедшее из одной фазы в другую; k_М — коэффициент массопередачи; — движущая сила массообменного процесса, характеризующая степень его отклонения от равновесия; dF- поверхность фазового контакта; d- время. [1, с. 28–29]

Абсорбер — массообменная барботажная колонна, оборудованная тарелками с круглыми или желобчатыми колпачками или S-образными элементами, обеспечивающими постоянный уровень жидкости на тарелке. [1, с. 71].

Жидкая фаза состоит из поглотителя и абсорбированного компонента. Во многих случаях поглотитель представляет собой раствор активного компонента, вступающего в химическую реакцию с абсорбируемым компонентом; при этом вещество, в котором растворен активный компонент, будем называть растворителем.

Инертный газ и поглотитель являются носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах. При физической абсорбции (см. ниже) инертный газ и поглотитель не расходуются и не участвуют в процессах перехода компонента из одной фазы в другую. При хемосорбции (см. ниже) поглотитель может химически взаимодействовать с компонентом. [1, 2, 3]

При санитарной очистке газов отбросный раствор сливается (после обезвреживания) в канализацию. Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно использовать поглотитель и выделять абсорбированный компонент в чистом виде. Для этого раствор после абсорбера направляют на десорбцию, где происходит выделение компонента, а регенерированный (освобожденный от компонента) раствор вновь возвращают на абсорбцию. При такой схеме (круговой процесс) поглотитель не расходуется, если не считать некоторых его потерь, и постоянно циркулирует через систему абсорбер — десорбер — абсорбер.

В некоторых случаях (при наличии малоценного поглотителя) в процессе проведения десорбции отказываются от многократного применения поглотителя. [1, 2] При этом регенерированный в десорбере поглотитель сбрасывают в канализацию, а в абсорбер подают свежий поглотитель. Области применения абсорбционных процессов в химической и смежных отраслях промышленности весьма обширны. Некоторые из этих областей указаны ниже.

Получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью. Примерами могут служить абсорбция SO₃ в производстве серной кислоты; абсорбция НС1 с получением соляной кислоты; абсорбция окислов азота водой (производство азотной кислоты) или щелочными растворами (получение нитратов) и т. д. При этом абсорбция проводится без последующей десорбции [1].

Исходные данные

Наименование показателя, обозначение, единица измерения

Объёмная производительность по газу, Q=11000000 м³/сут

Давление рабочее, P=9,6 МПа

Поверхностное натяжение жидкости дано при условии P=0,1013 МПа

Температура рабочая t=17 ⁰C

Температура критическая T=273 К

Коэффициенты сжимаемости газа z=1,2, z₀=1

Влагосодержание газа при t=18 ⁰C, W₁=0,264 г/м³

Влагосодержание газа при t=-20 ⁰C, W₁=0,023 г/м³

Количество влаги поглощаемое при осушке,

Необходимое количество РДЭГ,

Расчёт массообменной секции абсорбера (элементы ГПР 340.00.0000)

Фактор скорости в контактных элементах.

Ф_max = 24,3, Ф_min = 12,1

Скорость газа в контактных элементах,

ρ_г = 48,47 кг/м³ плотность газа при рабочих условиях,

Секундный расход газа,

Площадь сечения элемента,

Количество контактно-сепарационных элементов, размещенных на тарелке,

Внутренний диаметр элемента,

Номинальная высота переливной планки,

Объёмный расход жидкости, проходящей через один элемент,

Требуемое число контактно-сепарационных элементов на тарелке,

Действительное число элементов на тарелке, Принято 199

Кратность циркуляции жидкости на тарелке,

[4, с. 279].

Литература:

1. Жданова Н. В., Халиф А. Л. Осушка природных газов. Изд. 2, перераб. и доп. М., «Недра», 1975 с. 160.
2. https://studwood.ru/1001516/tovarovedenie/vvedenie
3. https://www.bestreferat.ru/referat-233623.html
4. Чеботарёв В. В. Расчёты основных показателей технологических процессов при сборе и подготовке скважинной продукции: учеб. Пособие. — 3-е изд., перераб. и доп. — Уфа: Изд-во УГНТУ.2007. — 408 с.