Процессы и аппараты защиты атмосферы от газовых выбросов (стр. 11 )

Найдем действительную конечную концентрацию аммиака в воде, удаляемой из абсорбера, представив ее в относительных массовых () и мольных () долях.

кг NH3/кг H2O,

кмоль NH3/кмоль H2O.

По значениям концентраций и строим линию равновесия ОАg, а по значениям и - рабочую линию Вg Eg процесса в относительных массовых координатах (рис. 21,б).

По линиям равновесия находим равновесные концентрации аммиака в отбросных газах и соответствующие количеству аммиака в удаляемой воде и при действительном расходе поглотителя:

кг NH3/кг H2O,

кмоль NH3/кмоль воздуха.

3. Определяем среднюю движущую силу массопередачи по газовой фазе:

Большее значение движущей силы определяется действительной и равновесной концентрациями NH3 на входе газов в абсорбер. В относительно массовых долях:

кг NH3/кг воздуха.

Меньшее значение движущей силы находим по конечным концентрациям и:

кгNH3/кг воздуха.

Средняя движущая сила массопередачи в относительных долях:

кг NH3/кг воздуха.

Средняя движущая сила массопередачи в относительных мольных долях:

кмоль NH3/кмоль воздуха

4. Определяем скорости газового потока. Среди разнообразия типовых конструкций тарелок подобрать оптимальный вариант для очистного аппарата достаточно сложно, так как все они разработаны применительно к технологическим абсорберам. Для условий рассматриваемой задачи можно остановиться на провальной дырчатой конструкции вследствие ее простоты и удобства эксплуатации. При этом обязательным условием должно быть точное соблюдение рабочей скорости газового потока, соответствующей оптимальной скорости.

Значение оптимальной скорости w0 находим, приняв предварительно С0 = 8, эквивалентный диаметр отверстия тарелки dэкв = 0,005 м и свободное относительное сечение тарелки fсв = 0,2 м2/м2:

Отсюда получим значение скорости газа в колонне:

м/с.

Определяем диаметр абсорбера:

м.

Принимаем стандартный диаметр колонны 2000 мм, уточняем рабочую скорость газового потока:

м/c.

и коэффициента :

.

5. Определяем высоту светлого (неаэрированного) слоя жидкости.

Рассчитываем плотность орошения:

м3/(м2 с).

Находим величину критерия Фруда :

и подсчитываем высоту слоя вспененной жидкости :

м.

Определяем газосодержание барботажного слоя :

м3/м3.

Находим высоту светлого слоя на тарелке:

м.

6. Вычисляем фазовые коэффициенты массоотдачи:

м/с;

м/с.

Фазовые коэффициенты массоотдачи и , м/с, вычисленные с помощью критериальных зависимостей, по определению, представляют количество киломолей газообразного компонента, переходящего в жидкую фазу за 1 с на площади контакта 1 м2 при единичной средней движущей силе, выраженной объемной мольной концентрацией абсорбируемого компонента в соответствующей фазе. Сообразно с этим определением запишем коэффициенты массообмена с развернутыми (представленными в полном виде) единицами измерений:

кмоль NH3/[м2.с.(кмоль NH3/м3 Г. С.)], и

кмоль NH3/[м2.с.(кмоль NH3/м3 Ж. С.)].

Другие параметры уравнения массопередачи, необходимые для определения требуемой поверхности массообмена, были подсчитаны в относительных мольных и массовых долях.

Приведем к таким же единицам и значения фазовых коэффициентов массоотдачи (приложение 9).

Вычисляем средние массовые концентрации загрязнителя в газовой и жидкой фазах:

кг NH3/м3 Г. С.

кг NH3/м3 Ж. С.

Определим фазовые коэффициенты массоотдачи в мольных и массовых единицах на единицу движущей силы, выраженной в относительных мольных и массовых долях соответственно:

= 5,945.(1,29 – 0,0025) = 0,264

кмоль NH3 ¤ [м2.с.(кмоль NH3 ¤кмоль воздуха)];

кмоль NH3 ¤ [м2 с.(кмоль NH3 ¤кмоль H2O)];

кг NH3 ¤ [м2.с.(кг NH3 ¤кг воздуха)];

кг NH3 ¤ [м2.с.(кг NH3 ¤кг воздуха)].

Полученные фазовые коэффициенты массоотдачи отнесены к 1 м2 площади поверхности тарелок.

7. Подсчитываем значения коэффициента массопередачи в мольных и массовых единицах по формуле:

кмоль NH3 ¤ [м2.с.(кмоль NH3 ¤кмоль воздуха)];

кг NH3 ¤ [м2.с.(кг NH3 ¤кг воздуха)].

Коэффициенты массопередачи и , как и фазовые коэффициенты массоотдачи, отнесены к единице площади поверхности тарелок.

8. Определяем суммарную поверхность тарелок :

м2 или

м2.

Рабочую площадь одной провальной тарелки можно принять равной φ = 0,9 (90%) площади сечения колонны: