Розрахунок висоти насадки
Розрахунок загальної висоти насадки ведеться по зонам, починаючи з верхньої зони, в якій відбувається тонке очищення конвертованого газу від двооксиду вуглецю.
Верхня зона:
Вихідні дані для розрахунків наведено в таблиці 14.
Таблиця 14 – Вихідні дані для розрахунку висоти насадки у верхній зоні абсорбера
| Параметр | Верхній переріз | Нижній переріз |
| Ступінь карбонізації розчину, | 
| 
|
| Температура розчину, К | 
| 
|
| Концентрація СО2, % об. | C’(CO2)= y1 = 0,1 | C(CO2)= y2=1,7 |
| Кількість поглиненого СО2 в зоні за 1 год., м3 | 
| |
| Робочий тиск, МПа | Pp = P/10 | |
| Діаметр, м | Dв |
де ∆V – витрата СО2 , який абсорбується на стадії тонкого очищення (в матеріальному балансі позначено як V’погл(СО2)), поділена на 2.
Для розрахунку рівноважного тиску СО2 над розчином використовуємо рівняння, котрі отримані після обробки експериментальних даних розчинності СО2 в аміно-поташних розчинах [2] апроксимаційними залежностями.
Рівноважний тиск СО2 над розчином поташу у верхньому перерізі зони, Па, становить:
- якщо x1 < 0,45:
;
- якщо x1 < 0,65:
;
- якщо x1 < 0,85:
;
- якщо x1 > 0,85:
.
де 
– ступінь карбонізації розчину у верхньому перерізі зони, кмоль/кмоль;
– температура розчину у верхньому перерізі зони, К.
.
Рівноважний тиск СО2 над розчином поташу у нижньому перерізі зони, Па, знайдемо аналогічно попередньому:
- якщо x2 < 0,45:
;
- якщо x2 < 0,65:
;
- якщо x2 < 0,85:
;
- якщо x2 > 0,85:
.
де 
– ступінь карбонізації розчину у нижньому перерізі зони, кмоль/кмоль;
– температура розчину у нижньому перерізі зони, К.
.
Парціальний тиск СО2 у верхньому перерізі зони, Па, знайдемо як:
,
де 
– робочий тиск, Па;
– концентрація СО2 у верхньому перерізі зони, % об.
Парціальний тиск СО2 у нижньому перерізі зони, Па, знаходимо аналогічно:
,
де 
– концентрація СО2 у нижньому перерізі зони, % об.
Рушійна сила у верхньому перерізі зони, Па, дорівнюватиме:
; 
.
Рушійна сила у нижньому перерізі зони, Па, становитиме:
; 
.
Середня рушійна сила, Па, складає:
; 
.
Висоту насадки в зоні, м, знаходимо за формулою:
,
де 
– кількість поглиненого СО2 в зоні за 1 годину, м3; 
– коефіцієнт масопередачі, м3/( м3 · год · Па), К=0,0017; 
– середня рушійна сила процесу, Па; 
– діаметр верхньої частини абсорбера, м.
.
Нижня зона
Вихідні дані для розрахунків наведено в таблиці 15.
Таблиця 15 – Вихідні дані для розрахунку висоти насадки у нижній зоні абсорбера
| Параметр | Верхній переріз | Нижній переріз |
| Ступінь карбонізації розчину | 
| 
|
| Температура розчину, К | 
| 
|
| Концентрація СО2, % об. | C(CO2)= y1 = 1,7 | C0(CO2)= y2=17,36 |
| К-сть погл. СО2 в зоні за 1 год., м3 | 
| |
| Робочий тиск, МПа | Pp = P/10 | |
| Діаметр, м | Dн |
де ∆V – витрата СО2 , який абсорбується на стадії грубого очищення (в матеріальному балансі позначено як Vпогл(СО2)), поділена на 2.
Розрахунок проводимо аналогічно розрахунку у верхній зоні.
Рівноважний тиск СО2 над розчином поташу у верхньому перерізі зони, Па, становить:
- . якщо x1 < 0,45:
;
- якщо x1 < 0,65:
;
- якщо x1 < 0,85:
;
- якщо x1 > 0,85:
.
Рівноважний тиск СО2 над розчином поташу у нижньому перерізі зони, Па, складає:
- якщо x2 < 0,45:
;
- якщо x2 < 0,65:
;
- якщо x2 < 0,85:
;
- якщо x2 > 0,85:
.
Парціальний тиск СО2 у верхньому перерізі зони, Па, дорівнює: .
Парціальний тиск СО2 у нижньому перерізі зони, Па, складає: .
Рушійна сила у верхньому перерізі зони, Па,: .
Рушійна силау у нижньому перерізі зони, Па, : .
Середня рушійна сила ΔР, Па, становить:
.
Висота насадки якщо К=0,00055 в зоні, м, складає: 
.
Дані розрахунків представити у вигляді таблиці 16.
Таблиця 16 – Результати розрахунків основного обладнання
| Параметр | Абсорбер | |
| Верхня частина | Нижня частина | |
| Діаметр, м | Dв | Dн |
| Висота насадки, м | Hв | Hн |
Індивідуальна самостійна робота.
1. Розрахувати реальний вміст компонентів K2CO3, KНCO3 і Н2О в розчинах згідно даних табл.10. Врахувати стехіометрію реакції
K2CO3 + CO2 + H2O ↔ 2KHCO3.
2. Виконати розрахунки з концентрацією МЕА 15% і 25%. Порівняти результати з базовим розрахунком і зробити висновки щодо раціональної концентрації розчину.
Контрольні питання
Методи очищення газів від оксиду карбону (IV), область застосування, переваги і недоліки. Конструкції абсорберів, область застосування, переваги і недоліки. Методи збільшення швидкості абсорбції.
Література
1. Технологія аміаку / Янковський М.А., Демиденко І.А., Мельников Б.І. та ін. – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2004. – 300 с.
2. Справочник азотчика / Под ред. Е.Я. Мельникова. Т.1. - М.: Химия, 1986. – 512 с.
3. Очистка технологических газов / Семенова Т.А., Лейтес И.Л., Аксельрод Ю.В. и др. – М.: Химия, 1977. – 488 с.
4. Производство аммиака / Под ред. В.П. Семенова. – М.: «Химия», 1985. – 368 с.