Разработка предложений по очистке природного газа и переработки кислых газов с получением товарной продукции (серы) (на примере Карачаганакского месторождения)

Минимальную эффективную плотность орошения Vmin находят из уравнения (3.20)

Согласно формуле (3.21) доля активной поверхности насадки равна:

Как видно, не вся смоченная поверхн

ость является активной. Наибольшая активная поверхность насадки достигается при таком способе подачи орошения, который обеспечивает требуемое число точек орошения на 1 м2 поперечного сечения колонны /5/. Это число точек орошения и определяет выбор типа распределительного устройства /5/.

3.3.6 Расчет коэффициентов массоотдачи

Для колонн с неупорядоченной насадкой коэффициент массоотдачи βу можно найти из уравнения /5, 19/.

(3.23)

где - диффузионный критерий Нусельта для газовой фазы

Отсюда βу (в м/с) равен:

(3.24)

где Ду – средний коэффициент диффузии Н2S в газовой фазе, м2/с

- критерий Рейнольда для газовой фазы в насадке;

- диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы;

- вязкость газа, Па · с

Коэффициент диффузии Н2S в газовой фазе можно рассчитать по уравнению:

(3.25)

где = 35,27 см3/моль – мольный объем Н2S; Vг = 43,74 см3/моль – мольный объем природного газа.

Объемы рассчитаны для газов в жидком состоянии при нормальной температуре кипения (средняя плотность природного газа в жидком состоянии при нормальной температуре ρср = 0,465 кг/м3, средняя при тех же условиях составляет 0,964 кг/м3).

= 34 г/моль – молярная масса Н2S.

Мг = 20,34 г/моль – молярная масса природного газа.

Представив, получим:

Выразим βу в выбранной для расчета равномерности

βу = 0,053 (ρу – уср) = 0,053(17,014 – 0,4695) = 0,877 кг/(м2·с)

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе βх находят из обобщенного уравнения, пригодного как для регулярных (в том числе и хордовых), так и для неупорядоченных насадок /5, 20/.

(3.26)

где - диффузионный критерий Нуссельта для жидкой фазы.

Отсюда βх (в м/с) равен:

(3.27)

где Дх – средний коэффициент диффузии Н2S в метаноле, м2/с

- приведенная толщина стекающей планки жидкости, м;

- модифицированный критерий Рейнольда для стекающей по насадке пленки жидкости;

- диффузионный критерий Прандтля для жидкости.

В растворах коэффициент диффузии Дх может быть достаточно точно вычислен по уравнению /5, 23/

(3.28)

где М – молярная масса метанола, равна 0,147 кг/моль; Т – температура метанола, К; Ti = - 70оС; μх – вязкость метанола, Па·с, равна 7,8 мПа·с; = 35,27 см3/моль – мольный объем Н2S; β = 1 – параметр, учитывающий ассоциацию молекулы.

Подставив численные значения, получим:

Выразим βх в выбранной для расчете размерности:

βх = 1,28 · 10-6 (ρх – Схср)

где Схср – средняя объемная концентрация H2S в поглотителе, кг H2S/(м2·см) /5, 19, 20, 22/; βх = 1,28 · 10-6 (1060 – 52,8) = 1,29 · 10-3 кг/(м2·с).

По уравнению (3.15) рассчитаем коэффициент массоотдачи в газовой фазе Ку:

Все эмпирические уравнения, использованные для расчета коэффициента массоотдачи первой ступени абсорбционной колонны можно использовать для расчета второй ступени с некоторыми изменениями диффузионных критериев.

Коэффициент массотдачи в газовой фазе βуII для регулярных насадок найдем из уравнения

(3.29)

где - диффузный критерий Нуссельта для газовой фазы.

Отсюда βуII (в м2/с) равен:

(3.30)

Для решения этого уравнения вычисляем численные значения диффузионных критериев и и коэффициент диффузии остаточных Н2S в газовой фазе по уравнению (3.24).

Подставив данные значения, получим:

Переводим в выбранный для данного расчета размерности:

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе находим, используя уравнение (3.25) и (3.26).

Все уравнения определения критериев и остаются те же, что и для первой ступени колонны.

Коэффициент диффузии в растворах определяем по уравнению (3.27).

Подставив значения, получим:

Переведем в выбранную размерность:

По уравнению (3.14) определим значения коэффициентов массопередачи в газовой фазе КуII:

3.3.7 Поверхность массопередачи и высота первой и второй ступени абсорбера

 Скачать реферат