Расчет и проектирование установки для очистки газовоздушной смеси от аммиака для предотвращения вредного выброса в атмосферу, страница 8

3 Расчет абсорбционной колонны

Объем газовой смеси, поступающей на установку при 20 °С, V_г^t2, м³/с:

                                                                                       (3.1)

где  V_г^t1 – объем поступающей газовой смеси при нормальных условиях, м³/с;

t₂ – температура растворения аммиака в воде, °С (равна 20 °С согласно источнику [1]);

t₁ – температура при нормальных условиях, °С (равна 0 °С).

В дальнейших расчетах заменим условное обозначение объема газовой смеси, поступающей на установку при 20 °С, V_г^t2 на символ V_г.

Количество аммиака, поступающего в колонну, G_NH3, кг/с:

                                                                                           (3.2)

где  y_н – начальное содержание аммиака в газовой смеси, доли;

ρ_NH3^t2 – плотность аммиака при 20 °С, кг/м³.

Предварительно рассчитаем плотность аммиака при 20 °С ρ_NH3^t2, кг/м³:

                                                                                                                     (3.3)

где  ρ_NH3^t1 – плотность аммиака при 0 °С, кг/м³ (согласно источнику [2] равна 0,771 кг/м³).

Тогда количество аммиака, поступающего в колонну, G_NH3, кг/с, составит:

Количество воздуха, поступающего в колонну, G_возд, кг/с:

                                                                                              (3.4)

где  ρ_возд^t2 – плотность воздуха при 20 °С, кг/м³.

Предварительно найдем плотность воздуха при 20 °С ρ_возд^t2, кг/м³:

                                                                                            (3.5)

где  ρ_возд⁰ – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³ (равна 1,29 кг/м³ согласно источнику [2]).

Тогда количество воздуха, поступающего в колонну, G_возд, кг/с, составит:

Плотность газа, поступающего на абсорбцию, ρ_г, кг/м³:

                                                                                        (3.6)

Степень извлечения аммиака из газовой смеси в результате абсорбции ε:

                                                                                 (3.7)

где  y_к – конечное содержание аммиака в газе, доли.

Количество поглощенного аммиака G_NH3^/, кг/с:

                                                                                        (3.8)

Запишем уравнение материального баланса:

                                                                                                                              (3.9)

где  М – количество поглощенного аммиака, кг/с;

G – количество воздуха, поступающего в колонну, кг/с;

Y_н – начальная относительная массовая концентрация аммиака в воздухе, кг NH₃/кг воздуха;

Y_к – конечная относительная массовая концентрация аммиака в воздухе, кг NH₃/кг воздуха;

L – расход воды, кг/с;

X_к – конечная относительная массовая концентрация аммиака в воде, кг NH₃/кг воды;

X_н – начальная относительная массовая концентрация аммиака в воде, кг NH₃/кг воды.

Из уравнения материального баланса (3.8) найдем расход воды L, кг/с:

                                                                                            (3.10)