Очистка промышленных газов от сероводорода (стр. 5 из 7)

В качестве насадки используют также засыпаемые навалом в колонну куски кокса или кварца размерами 25 – 100 мм. Однако вследствие ряда недостатков (малая удельная поверхность, высокое гидравлическое сопротивление и т.д.) кусковую насадку сейчас применяют редко.

Широко распространена насадка в виде тонкостенных керамических колец высотой, равной диаметру (кольца Рашига), который изменяется в пределах 15 – 150 мм. Кольца малых размеров засыпают в абсорбер навалом (рис.16, а). Большие кольца (размерами не менее 50 X 50 мм) укладывают правильным и рядами, сдвинутыми друг относительно друга (рис.16, б). Этот способ заполнения аппарата насадкой называют загрузкой в укладку, а загруженную таким способом насадку – регулярной. Регулярная насадка имеет ряд преимуществ перед нерегулярной, засыпанной в абсорбер навалом: обладает меньшим гидравлическим сопротивлением, допускает большие скорости газа. Однако для улучшения смачивания регулярных насадок необходимо применять более сложные по конструкции оросители. Хордовая деревянная насадка (рис.16, 7) обычно используется в абсорберах, имеющих значительный диаметр. Основное ее достоинство – простота изготовления, недостатки – относительно небольшая удельная поверхность и малый свободный объем.

При выборе размеров насадки следует учитывать, что чем больше размеры ее элемента, тем выше допустимая скорость газа (и соответственно – производительность абсорбера) и ниже его гидравлическое сопротивление. Общая стоимость абсорбера с насадкой из элементов больших размеров будет ниже за счет уменьшения диаметра аппарата, несмотря на то, что его высота несколько увеличится по сравнению с высотой аппарата, имеющего насадку меньших размеров (вследствие снижения удельной поверхности насадки и интенсивности массопередачи).

Мелкая насадка предпочтительнее также при проведении процесса абсорбции под повышенным давлением, так как в этом случае гидравлическое сопротивление абсорбера не имеет существенного значения. Кроме того, мелкая насадка, обладающая большей удельной поверхностью, имеет преимущества перед крупной тогда, когда для осуществления процесса абсорбции необходимо большое число единиц переноса или теоретических ступеней изменения концентраций.

Основными достоинствами насадочных колонн являются простота устройства и низкое гидравлическое сопротивление. Недостатки: трудность отвода тепла и плохая смачиваемость насадки при низких плотностях орошения. Отвод тепла из этих аппаратов и улучшение смачиваемости достигаются путем рециркуляции абсорбента, что усложняет и удорожает абсорбционную установку. Для проведения одного и того же процесса требуются насадочные колонны обычно большего объема, чем барботажные.

Насадочные колонны мало пригодны при работе с загрязненными жидкостями. Для таких жидкостей в последнее время стали применят

абсорберы с «плавающей» насадкой. В этих абсорберах в качестве насадки используют главным образом легкие полые или сплошные пластмассовые шары, которые при достаточно высоких скоростях газа переходят во взвешенное состояние.

В абсорберах с «плавающей» насадкой допустимы более высокие скорости газа, чем в абсорберах с неподвижной насадкой. При этом увеличение скорости газа приводит к большему расширению слоя шаров и, следовательно, к незначительному увеличению гидравлического сопротивления аппарата.

Количество жидкости, которое следует подавать на каждый 1 м² сечения насадки скруббера, называют плотностью орошения. Оно зависит от типа насадки и назначения скруббера и определяется расчетом. При использовании насадочного скруббера для охлаждения и увлажнения газа плотность орошения водой составляет 5 – 20м³/(м² -ч).

Насадочные скрубберы не требуют тонкого распыления воды, поэтому напор перед распылителями обычно невелик и составляет 50 – 100 кПа. Ввиду того что после выхода газа из скруббера с насадкой наблюдается некоторое механическое увлечение капелек жидкость газовым потоком, за скруббером, если это необходимо, следует предусматривать каплеуловители. В качестве каплеуловителей могут служить сухой слой насадки из колец Рашига, слой стружки с опилками или аппараты инерционного действия.

3. Расчет абсорбера для улавливания сероводорода из коксового газа

3.1 Исходные данные

Количество коксового газа, м3/час	Q = 20000,0
Температура, ˚С	t = 30
Давление избыточное, мм. рт. ст.	Pизб = 59,0
Плотность коксового газа, кг/м3	ρ = 0,550
Вязкость газа динамическая, Н·сек/м2	μ = 0,01307· 10-3
Содержание H2S в коксовом газе на входе в скруббер, г/м3	а1 =19,0
Содержание H2S в коксовом газе на выходе из скруббера, г/м3	а2 =1,0

3.2 Материальный баланс

Количество поглощенного H₂S

G_H

S =

, (1)

где Q – количество коксового газа, м³/час;

а₁,а₂ – содержание H₂S в коксовом газе на входе и выходе из скруббера, г/м³.

G_H

S =

= 360 кг/час

Коэффициент улавливания

η= 1 -

; (2)

η= 1 -

= 0,9474, т.е. 95%

Определение диаметра скруббера.

Для определения диаметра аппарата необходимо привести количество коксового газа к фактическим условиям по содержанию водяных паров, температуре и давлению.

Q_t=

; (3)

Q_t=

=20598,69 м³/ч

Объемный расход коксового газа с водяным паром, м³/ч

Q_H

O = Q_t

(4)

где: Q_t - объем сухого коксового газа, м³/ч;

p_H

O – парциальное давление водяных паров при температуре 30˚С

P_сух – давление сухого коксового газа при t = 30˚С

Q_H

O = 20598,7

= 823,6566 м³/ч;

Общий объем коксового газа

Q_общ= Q_t + Q_H

O (5)

Q_общ = 20598,69 + 823,6566 =21422,346 м³/ч

Для определения диаметра аппарата необходимо выбрать насадку скруббера. Принимаем в качестве насадки керамические кольца 50

50 5 мм.

Характеристику насадки определяют по таблице (1):

– свободный объем V = 0,785 м³/ м³;

– удельная поверхность насадки f = 87,5 м³/ м³.

Для определения скорости газа в аппарате используют эквивалентный диаметр:

d_экв =

(6)

где: V_c – свободный объем насадки м³/ м³;

f – удельная поверхность, м³/ м^3.

d_экв =

= 0,036 м.

Критическую скорость можно определить, пользуясь критерием Рейнольдса:

Re =

(7)

При Re = 2330

= 2,32

= = 1,5314 1,5 м/с

Определяем живое сечение аппарата:

F_ж =

(8)

F_ж =

= 3,9671 4 м²

Определяем общее сечение аппарата:

F_об =

(9)

где: V_с – свободный объем насадки, м³/ м³

F_об =

= 5,09 м²

Определяем диаметр скруббера:

d =

(10)

d =

= 2,5 м

3.3 Определение движущей силы процесса и количества поглотителя