Диаметр и высота насадочного абсорбера

Фиктивная скорость газа в абсорбере известна ω=0,5 м/с

V=3600 м³/ч=1 м³/с

 м

Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера d=1,6 м.

Выбираем регулярные насадки фирмы Зульцер Хемтех удельная поверхность σ=235 м²/м³, свободный объем ε=0,9 м³/м³, эквивалентный диаметр d_э=0,015 м, насыпная плотность 490 кг/м³, число штук на 1 м³ 52 000.

Плотность орошения (скорость жидкости) рассчитывают по формуле:

U=L/(ρ_хS),

где S – площадь поперечного сечения абсорбера, м².

U=11516,8/3600/900/0,785/1,6=1,77·10^-3 м³/(м²·с)

При недостаточной плотности орошения и неправильной организации подачи жидкости поверхность насадки может быть смочена не полностью. Существует некоторая минимальная эффективная плотность орошения U_min, выше которой всю поверхность насадки можно считать смоченной. Для насадочных абсорберов эта величина будет равна:

U_min=а·q_эф,

где q_эф=0,022·10^-3 м²/с – эффективная линейная плотность орошения

U_min=235·0,022·10^-3=5,17·10^-3 м³/(м²·с)

Условие удовлетворяется и коэффициент смоченности насадки ψ примем равным 1.

Поверхность массопередачи может быть найдена из основного уравнения массопередачи:

,

где К_х К_у – коэффициенты массопередачи соответственно по жидкой и газовой фазе, кг/(м²·с) поверхность контакта фаз в абсорбере при пленочном режиме работы можно выразить также через высоту единицы переноса (ВЕП):

F=Н_н·S·σ·ψ,

где Н_н – высота слоя насадки, м; S – площадь поперечного сечения аппарата; σ – удельная поверхность сухой насадки, м²/м³; ψ – коэффициент смоченности насадки, безразмерный.

Н_н=h_оу·n_оу,

где h_оу – высота единицы переноса; n_оу – общее число единиц переноса.

h_оу=G/(К_у·S·σ·ψ),

откуда:

К_у=G/(h_оу·S·σ·ψ)

σ=235 м²/м³, S=πD²/4=2,01 м²; ψ=1

К_у=1432,77/(0,9·2,01·235·1)=3,37 кг/(м²·с·кг/кг Г)

Движущая сила в соответствии с основным уравнением массопередачи может быть выражена в единицах концентраций как жидкой, так и газовой фаз. Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимая модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентраций газовой фазы

,

где  и  – большая и меньшая движущие силы на входе потоков в абсорбер и на выходе из него, кг Б/кг Г.

В данном случае:

; ,

где  и  – концентрации бензола в парогазовой смеси, равновесные с концентрациями в жидкой фазе (поглотителе) соответственно на выходе и входе в абсорбер.

=0,56-0,158=0,402 кг Б/кг Г

=0,0216-0,0093=0,0123 кг Б/кг Г

 кг Б/кг Г

 м²

Н_н=F/(S·σ·ψ)=2048,1/(2,01·235·1)=4,34 м

Количество единиц переноса:

n_оу=Н_н/h_оу=4,34/0,9=4,8≈5 шт.

Уточненная высота насадки:

Н_н=5·0,9=4,5 м

Расстояние между днищем абсорбера и насадкой и от верха насадки до крышки абсорбера выбирают в зависимости от орошаемого устройства, примем эти расстояния равными 1,4 и 2,5 м. тогда высота абсорбера будет равна

Н_в=4,5+1,4+2,5=8,4 м