Применение того или иного способа разделения газовой смеси в промышленных условиях определяется различными показателями, в том числе составом газа, содержанием в нем извлекаемых компонентов и их свойствами, энергетическими затратами и решается в каждом конкретном случае на основании технико-экономических расчетов.Вданной статье будет рассмотрен процесс абсорбции, устройство адсорбера и будет представлен расчёт диаметра абсорбера.
Ключевые слова: сепарационный элемент, сепарационная тарелка, критическая скорость газа, расчетный диаметр абсорбера.
Абсорбция (от лат. absorbere — «проглатывать», «поглощать») — процесс впитывания каких-либо газообразных веществ различными сорбентами, представляющими из себя жидкости и твердые вещества, которым свойственно избирательное впитывание. [3] Области применения абсорбционных процессов в химической и других отраслях промышленности весьма обширны. Некоторые из них приведены ниже:
– Получение готового продукта путем поглощения газа жидкостью.
– Разделение газовых смесей для выделения одного или нескольких ценных компонентов смеси.
– Очистка газа от примесей вредных компонентов. [1;2]
На практике процессу абсорбции подвергаются газовые смеси, а не какие-либо отдельные виды газов. Такие составные доли называются компонентами. Также существуют и те части, которые не поглощаются. Они имеют название инертный газ.
Аппарат для поглощения газов и/или паров, для разделения газовой смеси на составные части растворением одного или нескольких компонентов этой смеси в абсорбенте, называется абсорбер. Такой аппарат, как правило, представляет собой колонку с насадкой или тарелками, в нижнюю часть которой подается газ, а в верхнюю — жидкость. Таким образом газ удаляется из абсорбера сверху, а жидкость — снизу. [4]
Абсорберы подразделяются на 3 основных вида:
- Поверхностные
- Барботажные
- Распыляющие
Один и тот же аппарат может оказаться в разных группах в зависимости от условий его работы. Из всех существующих аппаратов сегодня самое широкое распространение получили барботажные тарельчатые и насадочные абсорберы. [5] В данной статье нас интересуют именно эти виды абсорберов.
Далее будет произведено определение расчётного диаметра абсорбера.
Таблица 1
Исходные данные
|
Наименование показателя, обозначение, единица измерения |
Значение |
|
|
I режим |
II режим |
|
|
Объёмная производительность по газу, Q, м3/ч (м3/сут) |
504170+0 %-30 % |
|
|
(12100000+0 %-30 %) |
||
|
Давление рабочее, P, МПа |
9 |
6 |
|
Температура рабочая, t, 0C |
17–18 |
35 |
|
Точка росы осушенного газа, tp, 0C |
||
|
⸺зима |
минус 20 |
минус 10 |
|
⸺лето |
минус 10 |
|
|
Молярная доля компонента в газе, xi, % молярные |
С1⸺98,67 |
|
|
С2⸺0,06 |
||
|
СО2⸺0,22 |
||
|
Н2⸺0,005 |
||
|
N2⸺1,045 |
||
|
Плотность газа, ρ0, кг/м3* |
0,725 |
|
|
Плотность ДЭГа, ρծ, кг/м3 |
РДЭГ-1128 |
РДЭГ-1105 |
|
НДЭГ-1125 |
НДЭГ-1102 |
|
|
Поверхностное натяжение ДЭГа, |
45,5·10–3 |
43,5·10–3 |
|
Массовая доля регенерированного ДЭГа, х1, % |
99,5 |
|
|
Массовая доля насыщенного ДЭГа, х2, % |
97 |
|
|
Плотность жидкости, ρ, кг/м3: ⸺вода ⸺конденсат |
998 800 |
|
|
Количество жидкости, поступающей с газом: |
||
|
⸺вода, Qв, кг/ч |
250 |
|
|
⸺конденсат, Qк, кг/ч |
130 |
|
, н/м **
Данные представлены с учетом того, что аппарат работает в двух режимах. После получения начальных данных был произведён расчет следующих величин:
- Критическая скорость газа в сепарационном элементе (м/с) по формуле (1), представленной ниже.
(1)
- Площадь сечения элемента (м²) по формуле (2).
(2)
- Количество элементов на сепарационной тарелке (шт) по формуле (3).
(3)
Коэффициент устойчивости режимов течение смеси от давления принимаем за 6,4. Диаметр сепарационного элемента принимаем за 0,1м.
Для наглядности результаты вычислений сведены в таблицу 2.
Таблица 2
Результаты вычислений
|
Критическая скорость газа в сепарационном элементе, м/с |
1,19 |
|
Площадь сечения элемента, м² |
0,00785 |
|
Количество элементов на сепарационной тарелке, шт |
107 |
Итак, абсорбция представляет собой один из массообменных процессов. Она нашла применение в широком спектре областей промышленности. Преимуществом абсорбционных методов является возможность очистки большого количества газов и осуществления непрерывных технических процессов. Именно поэтому применение данного вида оборудования наиболее эффективно.
Литература:
1 Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. / А. Г. Касаткин. — Москва: Химия, 1973. — 752 c. — Текст: непосредственный.
2 Шаповалов, Ю. П. Абсорбционно-биохимические установки для очистки вентиляционных выбросов цехов по производству композиционных материалов из древесины / Ю. П. Шаповалов. — Текст: непосредственный // Промышленные экологические системы. — Минск.
3 Абсорбенты газа и нефтепродуктов: классификация, виды и особенности. — Текст: электронный // Инженерные системы: [сайт]. — URL: http://engsystems.ru/poleznaya-informatsiya/absorbenty-gaza-i-nefteproduktov/ (дата обращения: 21.05.2020).
4 Абсорберы. — Текст: электронный // КВАДРА: [сайт]. — URL: http://kvadra-group.com/index.php/for-students/27–3-izgotovlenie-oborudovaniya-dlya-khimicheskoj-i-neftekhimicheskoj-promyshlennosti/116-absorbery (дата обращения: 21.05.2020).
5 Абсорбция. Абсорбенты. Абсорберы. — Текст: электронный // ENCE-Gmbh: [сайт]. — URL: https://ence-gmbh.ru/tech_absorbtion/ (дата обращения: 21.05.2020).
