Мольные объемы углекислого газа и воды при нормальной температуре кипения

диффузионный  критерий  Нуссельта  для жидкой фазы.

Отсюда β_х

где D_x – средний  коэффициент  диффузии  СО₂ в растворе, м2/с; δ_пр – приведенная толщина стекающей пленки жидкости,  м;

м

м

ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.011

Лист

60

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Re_x–  модифицированный  критерий  Рейнольдса  для стекающей  по  насадке  пленки  жидкости;

Pr′_х – диффузионный критерий Прандтля для жидкости.

Коэффициент диффузии D_x может быть достаточно точно вычислен по уравнению [23, 28, 29]:

где М  –  мольная  масса  раствора,  кг/кмоль;  Т  – температура раствора,  К;  µ_x – вязкость раствора,  мПа∙с; ν –  мольный объем  СО₂,  см³/моль; β – параметр, учитывающий ассоциацию молекул. 

 м²/с

 м²/с

Выразим β_х в выбранной для расчета размерности:

 кг/м²·с

кг/м²·с

По  уравнению рассчитаем  коэффициент массопередачи в газовой фазе К:

ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.011

Лист

61

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

кг/м²·с

кг/м²·с

Поверхность массопередачи в регенераторе по уравнению (6.1) равна:

м²

м²

Высоту  насадки,  необходимую  для  создания  этой поверхности массопередачи, рассчитаем по формуле:

м

Расстояние  между  днищем  регенератора и  насадкой Z_н определяется  необходимостью  равномерного  распределения  газа по поперечному сечению колонны. Расстояние от верха насадки до крышки  регенератора Z_в  зависит  от  размеров  распределительного устройства  для  орошения  насадки  и  от  высоты  сепарационного пространства (в  котором  часто  устанавливают  каплеотбойные устройства  для  предотвращения  брызгоуноса  из  колонны). Согласно [32], примем эти расстояния равными соответственно 1,4 и 2,5 м. Тогда общая высота регенераторов:

м  - для 102-ЕА

м  - для 102-ЕВ

6.1.2 Гидравлический расчет регенератора

Гидравлическое  сопротивление  Р  обусловливает энергетические затраты на транспортировку газового потока через регенератор. Величину ∆Р рассчитывают по формуле [23]:

ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.011

Лист

62

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

где  ∆Р_C —  гидравлическое сопротивление сухой (не орошаемой жидкостью)  насадки,  Па;

Гидравлическое  сопротивление  сухой  насадки  ∆Р_C определяют по уравнению:

где λ – коэффициент сопротивления.

Па

Па

U  — плотность орошения, м³/(м²·с);   b — коэффициент, значения которого для различных насадок приведены ниже [23]:

Па

Па

Общее сопротивление системы регенераторов определяют с учетом гидравлического  сопротивления  газопроводов, соединяющих их [32].

Анализ результатов расчета насадочного регенератора показывает, что основное  диффузионное  сопротивление массопереносу  в  этом  процессе  сосредоточено  в  жидкой  фазе, поэтому можно интенсифицировать процесс десорбции, увеличив скорость  жидкости.  Для  этого  нужно  либо  увеличить  расход абсорбента,  либо  уменьшить  диаметр  регенератора,  что  приведет к существенному повышению капитальных и энергетических затрат (возрастают  расходы  греющего  пара  и  размеры  теплообменной аппаратуры).  Уменьшение  диаметра  регенераторов приведет  к увеличению рабочей скорости газа, что вызовет соответствующее возрастание  гидравлического  сопротивления  регенераторов.

ЧГУ.З.ПЗ.240301.000.011

Лист

63

Из

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

6.1.3 Тепловой расчет регенератора

При проведении процесса регенерации раствора Карсол происходит обмен тепловой энергией между контактирующими паровой и жидкой фазами. Приходными статьями теплового баланса регенераторов являются тепло, вносимое с раствором Карсол (Q_F1,Q_F2), и тепло, подводимое в низ регенераторов через кипятильники 105 – СА/СВ (Q_B1) для регенератора 102 – ЕА и 111 – СА/СВ (Q_B2)для регенератора 102 – ЕВ. Расходными статьями является  тепло, отводимое из регенераторов смесью СО₂ – пар (Q_D1 и Q_D2) и тепло выносимое из регенераторов бедным (Q_W1, Q_W2) и полубедным раствором Карсол (Q_V1, Q_V2), а также потери в окружающую