2721 Методичнi вказівки та контрольні завдання (стр. 3 )

.

(34)

Фактичну теплопродуктивність одного пальника qпал беруть найближчою більшою до розрахункової, за даними таблиці А.5. Після цього корегують фактичну кількість пальників Nl, Nh та Nпал.

Абсорбція – процес вибіркового поглинання компонентів газової суміші рідким поглиначем (абсорбентом). Абсорбція є типовим масообмінним процесом, у якому цільові компоненти із газу переходять у рідину, розчинюючись у ній частково або до повного насичення. Процес виділення із абсорбенту поглинених компонентів газової суміші називають десорбцією.

У нафтогазопереробці абсорбцію використовують для розділення, осушення та очищення вуглеводневих газів. Із природних та побіжних вуглеводневих газів методом абсорбції видобувають етан, пропан, бутан, сірководень і компоненти бензину. За допомогою абсорбції розділюють гази піролізу та каталітичного крекінгу, а також здійснюють санітарне очищення газів від шкідливих домішок.

Рушійною силою процесу абсорбції є різниця парціальних тисків цільового компонента в газовій фазі (робочої концентрації) та в рідкій фазі (рівноважної концентрації). Змінюючи умови процесу (температуру і тиск), можна впливати на швидкість процесу і напрям перенесення.

Основним законом, що визначає рівновагу в системі газ – рідина, є закон Генрі, згідно з яким парціальний тиск компонента в газі в умовах рівноваги пропорційний мольній концентрації цього компонента в рідині. Коефіцієнт пропорційності – коефіцієнт Генрі – залежить від температури, природи газу і розчинника. Розчинність газів у рідинах зростає з підвищенням тиску та зі зниженням температури.

У випадку абсорбції багатокомпонентної газової суміші окремі компоненти можуть витискатися іншими компонентами. У результаті поряд з процесом абсорбції буде проходити процес часткової десорбції деяких компонентів, що призведе до розподілу компонентів між газовою та рідкою фазами.

У промисловості процеси абсорбції та десорбції, як правило, здійснюють на одній установці, що забезпечує безперервну регенерацію та циркуляцію абсорбенту по замкненому контуру між абсорбером і десорбером.

Абсорбцію переважно проводять у колонних апаратах насадкового або тарілчастого типу, але можуть також використовувати апарати плівкового та розпилювального типів.

Теоретичні основи процесу абсорбції, а також будову та принцип роботи типової абсорбційної апаратури рекомендують вивчати за літературою [1-7,12-16,18-20]. Для самоконтролю засвоєння матеріалу теми пропонують такі контрольні запитання:

1 У яких випадках застосовують процеси абсорбції? У чому полягає фізична сутність процесів абсорбції й десорбції?

2 Нарисуйте принципову схему абсорбційно-десорбційної установки й розкажіть принцип її роботи.

3 Якими основними законами описують умови рівноваги між фазами при абсорбції?

4 Які основні фактори та як впливають на умови рівноваги в процесах абсорбції?

5 Які речовини застосовують як абсорбенти, які вимоги ставлять до абсорбентів?

6 Назвіть основні стадії процесу абсорбції. Які стадії процесу абсорбції є такими, що лімітують процес в цілому?

7 Що є рушійною силою процесу абсорбції, як визначити величини локальної й середньої рушійної сили процесу?

8 Як розраховують швидкість окремих стадій масовіддачі при абсорбції?

9 Які бувають гідродинамічні режими взаємодії фаз при абсорбції?

10 Як розраховують коефіцієнти масопередачі у фазах при абсорбції?

11 Від яких факторів залежить швидкість процесу масопередачі при абсорбції?

12 Запишіть рівняння матеріального балансу процесу абсорбції. Як впливає на процес абсорбції питома витрата абсорбенту?

13 Запишіть рівняння робочої лінії процесу абсорбції. Що описує рівняння робочої лінії процесу абсорбції, які фактори і як саме впливають на її положення?

14 Які схеми установок використовують у процесах абсорбції, у чому їхні переваги?

15 Нарисуйте й розкажіть, як працює абсорбційна установка з рециркуляцією абсорбенту, у чому її переваги й недоліки?

16 Які процеси називають десорбційними, у чому полягає їхня фізична сутність, з якою метою їх використовують?

17 Розкрийте особливості багатокомпонентної абсорбції.

18 Дайте визначення фактора абсорбції та коефіцієнта видобування.

19 Запишіть рівняння Кремсера для багатокомпонентної абсорбції.

20 Дайте характеристику основним аналітичним методам розрахунку процесу багатокомпонентної абсорбції.

21 За якими ознаками класифікують масообмінні колонні апарати?

22 Які основні завдання виконує абсорбційна колона та які основні конструктивні елементи вона в собі містить?

23 Як улаштована та як працює насадкова абсорбційна колона? Які типи насадкових колон ви знаєте та в чому вони між собою відрізняються?

24 Назвіть основні типи насадок та їхні характеристики, що враховують при проектуванні насадкових масообмінних колон.

25 Які бувають гідродинамічні режими роботи насадкових колон і як вони реалізуються?

26 Які методи використовують для рівномірного зрошення насадок рідиною?

27 Як улаштовані та як працюють колони з сітчастими та ковпачковими тарілками? Які типи сітчастих та ковпачкових тарілок ви знаєте та в яких випадках їх використовують?

28 Які бувають гідродинамічні режими роботи барботажних тарілок масообмінних колон та як вони реалізуються?

29 Як улаштовані та як працюють колони з клапанними тарілками? Які типи клапанів використовують в масообмінних колонах та як вони працюють?

30 Як розрахувати діаметр масообмінної колони? Які параметри процесів необхідно враховувати при визначенні робочої швидкості газу в масообмінній колоні?

31 Як визначають висоту шару насадки в насадковому абсорбері?

32 Як визначити кількість реальних тарілок масообмінної колони?

Після вивчення теоретичних питань необхідно розглянути приклади розв'язання задач: 37 – 39 [1], 12.7 – 12.8 [2], 8.1 – 8.2 [7], с. 458 – 460 [10], Х.1 – Х.10 [11], с. 622 – 627 [12], 16-1 – 16-11, 17-1 – 17-9 [16].

Тільки після цього можна виконувати контрольне завдання 2.

Нижче, в таблиці 2, наведені варіанти контрольних завдань.

Провести технологічний розрахунок процесу абсорбції газів термічного крекингу, якщо в абсорбер надходить V0 = ¼ м3/год (у розрахунку на нормальні умови) газової суміші, склад якої наведений у таблиці 2. Температура жирного (сирого) газу та абсорбенту на вході в абсорбер t = ¼ °С, абсолютний тиск Р = ¼ МПа. Густина абсорбенту rа = 875 кг/м3; мольна маса абсорбенту Ма = 130 кг/кмоль.

У роботі проводять: 1) розрахунок матеріального балансу процесу абсорбції; 2) визначення діаметра і висоти абсорбційної колони.

Таблиця 2 – Початкові дані для розрахунку абсорбційної колони

Номер варіанта	Об'ємна витрата газу V0, м3/год	Температура t, °С	Абсолютний тиск Р, МПа	Склад газової суміші уі, % об'ємн.
метан СН4	етан С2Н6	етилен С2Н4	пропан С3Н8	пропілен С3Н6	ізобутан і-С4Н10	нормальний бутан н-С4Н10	ізопентан і-С5Н12	нормальний пентан н-С5Н12	гексан С6Н14
1	1000	20	4,2	47	12	4,1	14	8,3	5,8	3,2	3	1	1,6
2	5500	19	5	41	11	4,3	18	7,15	7,6	4,9	3,85	0,7	1,5
3	7500	28	4,1	44	11,5	3,8	13,8	7,8	4,9	6,35	4,9	0,95	2
4	9500	15	5	48	15,5	4,8	9,4	6,8	6,1	3,55	2,8	1,15	1,9
5	8000	27	4,3	44	15	4,9	11	7,6	4,6	5,7	3,85	1,27	2,08
6	6000	17	4,9	46	9,3	4	17	6,5	4,7	5,45	3,3	1,55	2,2
7	8500	24	4,4	43	14	6,2	12,5	8,45	4,4	5,3	2,3	0,95	2,9
8	7000	20	4,6	44	14	3,8	13,5	7,85	5,9	3,9	4,7	0,5	1,85
9	9000	21	4,1	40	9,5	4,4	17,5	8,6	5,8	6,7	3,9	1,52	2,08
10	9200	26	4,2	41	13,8	4,6	14,7	6,73	4,45	5,85	5,35	0,95	2,57
11	2000	17	4,7	40	16,5	3,9	17	6,75	3,45	4,9	3,95	1,32	2,23
12	6500	24	5	42	13,5	4	15,3	8,2	3,85	6,8	3,8	0,65	1,9
13	4000	28	4,4	45	14	3,1	13,7	6,25	5,9	4,3	4,35	0,92	2,48
14	6500	22	4	42	19	5	10	7,2	4,35	5,1	4,8	1,45	1,1
15	8500	20	4,9	43	16	3,2	11,3	7,05	4,25	6,3	4,75	1,64	2,51
16	3000	16	4,3	39	14,5	4,5	15,8	7,97	5,7	4,6	5,1	0,52	2,31
17	8300	23	4,1	39	16,8	4,3	12,8	7,7	5,4	5	4,8	1,4	2,8
18	6500	18	5	42	13,5	3,9	16,1	6,15	5,2	6,1	4,1	0,95	2
19	5000	25	4,1	45	13,5	4,9	13,4	7,95	3,65	5,9	2,7	0,55	2,45
20	5400	21	4,4	44	13,5	4	15,5	6,9	5,8	3	3,5	1,1	2,7
21	9500	18	4,7	42	17,5	4,2	9	7,25	5,75	6,2	4,85	1,3	1,95
22	9000	27	4,2	43	14	5,4	14,3	7,6	3,4	4,75	4,45	1,13	1,97
23	1500	28	4	46	15,5	4,7	12	6,45	4,9	4,3	2,9	0,97	2,28
24	4200	15	4,2	40	17,5	4,1	10,5	8,15	5,65	6,6	3,85	1,47	2,18
25	7500	27	5	43	14	3,4	16,2	7,85	3,75	6,4	2,9	0,9	1,6
Продовження таблиці 2
Номер варіанта	Об'ємна витрата газу V0, м3/год	Температура t, °С	Абсолютний тиск Р, МПа	Склад газової суміші уі, % об'ємн.
метан СН4	етан С2Н6	етилен С2Н4	пропан С3Н8	пропілен С3Н6	ізобутан і-С4Н10	нормальний бутан н-С4Н10	ізопентан і-С5Н12	нормальний пентан н-С5Н12	гексан С6Н14
26	7500	17	4	42	16,5	3,6	13,5	7,9	4,9	3,8	4,6	0,77	2,43
27	5500	24	4,6	44	14,5	4,8	14,9	6,15	3,3	4,2	3,85	1,4	2,9
28	6000	20	4,1	41	16	4	14,9	7,35	4,15	5,15	4,3	0,45	2,7
29	9500	15	4	39	12,5	5,4	15,5	6,55	5,05	6,65	4,8	1,6	2,95
30	5800	19	4,8	44	11,5	3,3	16	8,03	3,5	5,7	4,9	1,15	1,92
31	6000	22	4,5	46	13,5	4,1	11,6	8,05	5	6	3,9	0,27	1,58
32	8400	16	5	42	12,5	3,2	15,1	7,45	5,35	7	3,05	1,52	2,83
33	7000	15	4,9	39	15,5	4,4	16,5	6,85	5,5	4,55	4,25	1,25	2,2
34	9500	24	4,4	45	16,5	5,1	8,8	7,7	4	6,7	2,85	0,82	2,53
35	7000	20	4,6	43	18	4	11,5	7,95	4,3	3,45	4,75	0,2	2,85
36	2500	28	4,1	46	12,5	4,6	9,4	7	5,85	6,35	5	1,34	1,96
37	8500	16	4,2	42	14,5	4,9	14,5	7,1	5	4,1	4,15	1,6	2,15
38	5000	23	5	43	13,5	3,4	15,5	6,88	5,75	6,6	2,1	1,38	1,89
39	4700	18	4,2	46	13	3,7	16,8	6,1	4,05	3,1	4,45	1,07	1,73
40	8500	22	4	39	17	4,8	14,2	7,7	3,1	5,7	3,95	1,55	3
41	5500	20	4,3	41	14,5	4,9	13,5	8,1	5,7	5,9	4	0,35	2,05
42	1200	17	4,6	43	14	3	16,1	7,6	5,85	3,4	3,9	0,7	2,45
43	7500	15	4,1	41	14,5	5,5	14,5	6,4	4,9	5,15	4,65	1,47	1,93
44	8000	27	4,5	44	15,5	4,6	12,3	7,4	5,3	3,05	3,8	1,2	2,85
45	3500	28	4,1	45	13,5	4,2	13,9	7,9	4,2	5,8	2,4	0,8	2,3
46	7700	18	4,4	41	10	5,1	17	6,95	5,8	5,35	4,95	1,38	2,47
47	6200	19	4,7	43	15	3,9	11,5	7,65	5,4	5,25	4,05	1,44	2,81
48	8000	24	4,2	42	12,5	5,5	15,5	8	3,6	4,9	3,7	1,56	2,74
49	9000	21	4	44	14	4,5	14	7	4,8	5,75	2,55	1,25	2,15
50	4500	29	5	42	15,5	5,3	14,5	6,65	4,05	3,3	4,55	1,5	2,65

3.2 Порядок технологічного розрахунку