Расчет и конструирование аппаратов пылегазоочистки

 

3.1. Определяем гидравлическое сопротивление сухой трубы Вентури:

 

, Па

где - сопротивление гидравлического сопротивления сухой трубы Вентури, =0,1-0,3;

      - скорость газа в горловине, узконапорные 60-80 м/с;

      - плотность газового выброса с учётом загрязнения при заданной температуре, кг/м³

Па

3.2. Определяем потери напора в скруббере Вентури при вводе жидкости.

 

, Па

где - коэффициент сопротивления скруббера Вентури с учетом ввода жидкости.

где - плотность газового выброса, 0,73 кг/

      - массовый расход в жидкости, м³/с.

, м³/с

где - плотность орошения, 0,4-0,6 л/м³

      W- расход газового выброса, м³/с

      - плотность жидкости, 1000 кг/ ;

, м³/с

где - массовый расход газового выброса,

 м³/с

 м³/с

МПа

 

3.3. Определяем гидравлическое сопротивление скруббера Вентури:

 

, Па

, Па

, Па

где - объёмный расход жидкости, м³/с

 

, м³/с

, м³/с

 

 Па = 18,742*10⁶ МПа

 

3.4. Определяем эффект очистки в скруббере Вентури с учётом энергетических составляющих:

 

 

где В, n - характеристик смачиваемости и слипаемости дисперсного загрязнителя.

      В = 4,34*10^-3

      n = 0,3

 

 

 

3.5. Концентрации загрязнителей на выходе из циклона:

 

 

 

 

 

 

 

Скруббер Вентури

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.1.7. РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА АБСОРБЦИИ.

Некоторые жидкости и твердые вещества при контакте  с многокомпонентной  газовой средой способны избирательно извлекать из нее отдельные ингредиенты  и поглощать (сорбировать) их. Абсорбцией называется перенос компонентов газовой смеси в объеме соприкасающейся с ней конденсированной фазы. Обратный процесс, т.е. удаление из объема конденсированного вещества поглощенных молекул газа, называется дегазацией или деабсорбцией. Молекулы поглощаемого вещества – абсорбата удерживаются в объеме поглотителя – абсорбента, равномерно распределяясь среди его молекул вследствие растворения или химической реакции. Процесс, завершающийся растворением абсорбата в поглотителе, называют физической абсорбцией (абсорбция). Процесс, сопровождающийся химической реакцией между поглощаемыми компонентами и абсорбентом, называют химической абсорбцией (хемосорбция). В качестве абсорбента для очистки выбросов на практике используют только капельные жидкости. Одной из основных областей применения абсорбции является удаление водорастворимых газообразных загрязнений из отходящих газов различных процессов; примерами таких загрязнений являются НС1, SO2, NO2, HF, SiF4, NH3 и H2S.

Выбор абсорбента зависит от ряда факторов; главными среди них является способность поглощать загрязнитель из газовой фазы.

На интенсивность перехода загрязнителя из газовой фазы в жидкую большое  влияние оказывают температура  и давление процесса, а также способ организации контакта фаз.

Для абсорбции газовых загрязнителей  наиболее употребительны насадочные и  тарельчатые колонны.

 

Давление газов на входе в абсорбер – атмосферное.

Концентрация СО в объемных % , C_by – 7,7%.

Расход отбр.газов W_bva=8,5 м³/с.

Процесс – изотермический.

Удаление СО будет производиться до ПДКм.р, т.к. ПДКр.з.=0, ПДКм.р.(С_к)=5 мг/м³ = 5*10^-6 кг/м³

В качестве абсорбента принимаем  воду, при t = 25 C⁰.

Данные о загрязнителе – абсорбенте и газоносителе сведем в таблицу.

 

Среда	M
СО	28	1,25	1,14	132,9	16,12*10-6	-
Воздух	29	1,237	1,13	-	15,43*10-6	-
H2O	18	1000	916,1	100	893,7*10-6	71,96*10-3

 

 

 кг/м³

 кг/м³

 

 кг/м³

 Па*с

 

 

 

 

 

3.1 Определяем необходимую степень очистки.

где С₀ –концентрация СО в газовой смеси при н.у.

, кг/м³

  кг/м³

3.2 Определяем массовые и объемные расходы всех ингредиентов при н.у.

 

Массовый расход СО на входе в абсорбер

, кг/с

 кг/с

 

Плотность отбросного воздуха  на входе в абсорбер

, кг/м³

кг/ м³

 

Массовый расход отбр. газов на входе в абсорбер

, кг/с

 кг/с

 

Массовый и объемный расходы воздуха

, кг/с

 кг/с

, м³/с

 м³/с

 

Концентрация СО на выходе в объемных %

 

Объемный расход отбр. газов на выходе

, кг/с

, кг/с

 

Плотность отбр. газов и СО на выходе при н.у.

, кг/ м³

 кг/ м³

 

Массовый расход отбр. газов на входе

, кг/с

 кг/с

 

Массовый расход отбр. газов на входе

, кг/с

 кг/с

 

3.3. Производительность абсорбера по СО (количество СО поглощаемого в абсорбере или поток массы СО из газовой среды в жидкую).

 

1 способ кг/с

 

2 способ кг/с

 

Определяем поток массы улавливаемого СО

, кмоль/с

 кмоль/с

 

3.4 Представляем концентрацию загрязнителей в относ. мольных Y_n, X_n и относ. массовых концентрациях Y_g, X_g.

,

 

,

 

,

 

,

 

Линия равновесия окиси углерода при изотермическом процессе будет аппроксимироваться в виде прямой. Построим линию равновесия и найдем max возможную равновесную концентрацию.

,

где     m – коэффициент  распределения, m=0,9999

 

 

Выразим ее в массовых единицах

 

 

3.5. Теоретический min расход воды

, кг/с

 кг/с

 

Определяем технический  расход поглотителя

, кг/с

 кг/с

 

Найдем действ. конечную концентрацию СО в воде

,

 

,

 

 

Определим равновесную  концентрацию СО  в отбр. газе

 

 

 

 

 

 

 

Равновесная и рабочая характеристики абсорбции (в массовом выражении)

 

 

3.6 Определяем движущие силы абсорбции

,

где     Y_{gb_eq}=m*X_g=0,9999*0,06=0,059

       

  - max значение движущей силы.

 

,

где     Y_{ge_eq}=0

         - min значение движущей силы.

,

 

Средняя движущая сила абсорбции

 

,

,

 

Принимаем для  очистки возд. насадочный  абсорбер с седлами «Инталокс» с высотой 50 мм и след. параметрами:

D_eq – 0,027 м,

- пористость = 0,79 м³/м³

f_v – площадь поверх. загрузки  - 118 м²/м³

- насыпная плотность загрузки  – 530 кг/м³

А – 0,58

В – 1,04

Определяем среднюю  плотность отбросных газов

, кг/ м³

 кг/ м³

 

Средний массовый расход объемных газов

, кг/с

, кг/с

Вычислим конечную объемную массовую концентрацию СО в поглотителе

,

 

3.7. Найдем предельную скорость газового потока

 

 м/с

Принимаем скорость рабочего потока 2 м/с.

 м/с

 

Определяем средний объемный расход газа в колонне

, м³/с

 м³/с

 

Определяем диаметр  колонны

, м

 м

Берем стандартный диаметр d_станд=2400мм. Пересчитываем скорость потока.

, м/с

 м/с

 

Определяем плотность  орошения

,

где    f –площадь поперечного сечения абсорбера, м²

        , м²

        м²

 

 

 

Определяем min возможную  плотность орошения

,

где   - линейная плотность орошения = 2,2*10^-5

 

Так как  , то коэффициент смачиваемости насадки равен 1.

 

Определяем коэффициент  диффузии СО в воздухе и жидкости

, м²/с

где  =13,8*10^-6

 м²/с

, м²/с

где  = 1,8*10^-9

 м²/с

 

Вычисляем критерий Рейнольдса

 

Определяем диффузионный критерий Прандтля

 

Определяем критерий Нуссельта для абсорберов с неупорядоченными насадками

 

Коэффициент массоотдачи  для газовой фазы

, м/с

 м/с

3.8. Определяем критериальные параметры для жидкой фазы

Вычисляем критерий Рейнольдса

 

Определяем диффузионный критерий Прандтля

 

 

Определяем критерий Нуссельта для абсорберов с неупорядоченными насадками

 

3.9. Коэффициент массоотдачи для жидкой фазы

, м/с

где - приведенная толщина жидкой пленки

 м/с

         

 

3.10. Вычисляем средние массовые концентрации загрязнителя в ГС и ЖС

,

 

,

 

 

Представим коэффициенты массоотдачи  в кмолях соляной кислоты, отнесенных к единичным движущим силам с  соответствующих фазах (выраженных в относительных мольных долях).