Промышленная вентиляция

    Расход, кг/ч:

    G_Na2CO3 ⁽⁷⁾ = G_Na2SO4 ⁽⁷⁾ * = 3,47 * = 2,59 

    G_H2S ⁽⁷⁾ = G_Na2SO4 ⁽⁷⁾ * = 3,47 * = 0,83 

    G_O2 ⁽⁷⁾ = G_Na2SO4 ⁽⁷⁾ * = 3,47 * = 1,56 

    Приход, кг/ч:

    G_Na2SO4 ⁽⁷⁾ = 3,47 

    G_CO2 ⁽⁷⁾ = G_Na2SO4 ⁽⁷⁾ * = 3,47 * = 1,07 

    G_H2O ⁽⁷⁾ = G_Na2SO4 ⁽⁷⁾ * = 3,47 * = 0,44

                     2NaHS + 2O₂ = Na₂S₂O₃ + H₂O                                      (8) 

    Расход, кг/ч:

    G_NaHS ⁽⁸⁾ = G_Na2S2O3 ⁽⁸⁾ * = 8,65 * = 6,13 

    G_O2 ⁽⁸⁾ = G_Na2S2O3 ⁽⁸⁾ * = 8,65 * = 3,50

    Приход, кг/ч:

    G_Na2S2O3 ⁽⁸⁾ = 8,65

    G_H2O ⁽⁸⁾ = G_Na2S2O3 ⁽⁸⁾ * = 8,65 * = 0,98

    Определяем  количество веществ, прореагировавших (расход) и образовавшихся (приход) при  протекании основных реакций:

                          Na₂CO₃ + H₂S = NaHS + NaHCO₃                                  (1)

    Расход, кг/ч:

    G_H2S ⁽¹⁾ = G_H2S − G_H2S ⁽⁴⁾ − G_H2S ⁽⁷⁾ = 1836 – 36,29 – 0,83 = 1798,88

    G_Na2CO3 ⁽¹⁾ = G_H2S ⁽¹⁾ * = 1798,88 * = 5608,27

    Приход, кг/ч:

    G_NaHS ⁽¹⁾ = G_H2S ⁽¹⁾ * = 1798,88 * = 2962,86 

    G_NaHCO3 ⁽¹⁾ = G_H2S ⁽¹⁾ * = 1798,88 * = 4444,29

              Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2NaHCO₃                                              (2)

    Расход, кг/час:

    G⁽²⁾_CO2 = G_CO2 + G⁽⁷⁾_CO2 = 518,6 + 1,07 = 519,67   

    G⁽²⁾_Na2CO3 = G⁽²⁾_CO2 * = 519,6 * = 1251,93 

    G⁽²⁾_H2O = G⁽²⁾_CO2 * = 519,67 * = 212,59

    Приход, кг/час:

    G⁽²⁾_Na2HCO3 = G⁽²⁾_CO2 * = 519,67 * = 1984,19

                     Na₂CO₃ + HCN = NaHCO₃ + NaCN                                    (3)

    Расход, кг/час:

    G⁽³⁾_HCN = G_HCN – G⁽⁵⁾_HCN = 105,6 – 1,69 = 103,91

    G⁽³⁾_Na2CO3 = G⁽³⁾_HCN * = 103,91 * = 407,94

    Приход, кг/час:

    G⁽³⁾_Na2CO3 = G⁽³⁾_HCN * = 103,91 * = 323,27

    G⁽³⁾_NaCN = G⁽³⁾_HCN * = 103,91 * = 188,58

    С учетом количества  прореагировавших и образовавшихся по реакциям (1) – (8) веществ определяем состав поглотительного  раствора на выходе из абсорбера, кг/ч:

    G^,,_Na2CO3 = G^,_Na2CO3 – G⁽¹⁾_Na2CO3 – G⁽²⁾_Na2CO3 – G⁽³⁾_Na2CO3 + G⁽⁷⁾_Na2CO3 =              = 7808 – 5608,27 – 1251,93 – 407,94 – 2,59 = 10537,27

    G^,,_Na2HCO3 = G^,_Na2HCO3 + G⁽¹⁾_Na2HCO3 + G⁽²⁾_Na2HCO3 + G⁽³⁾_Na2HCO3 = 7632 + +4444,29 + 1984,19 + 323,27 = 14383,75 
 

    G^,,_NaHS = G^,_NaHS + G⁽¹⁾_NaHS – G⁽⁸⁾_NaHS = 636 + 2962,86 – 6,13 = 3592,13

    G^,,_NaCN = G^,_NaCN + G⁽³⁾_NaCN – G⁽⁴⁾_NaCN – G⁽⁵⁾_NaCN – G⁽⁶⁾_NaCN = 424 + +188,58 – 52,30 – 6,13 – 18,68 = 535,47

    G_NaCNS^,, = G_NaCNS^, + G_NaCNS⁽⁴⁾ = 42400 + 86,46 = 42486,46

    G_NaCOOH^,, = G_NaCOOH^, + G_NaCOOH⁽⁶⁾ = 12720 + 25,93 = 12745,93

    G_Na2S2O3^,, = G_Na2S2O3^, + G_Na2S2O3⁽⁸⁾ = 4240 + 8,65 = 4248,65

    G_Na2SO4^,, = G_Na2SO4^, + G_Na2SO4⁽⁷⁾ = 1696 + 3,47 = 4673,51

    Общее количество солей в насыщенном растворе:

                            G_с^,, = 94903,24 кг/ч

    Количество  воды в поглотительном растворе на выходе из абсорбера:

    G_в^,, = G_в^, − G_в⁽²⁾ + G_H2O⁽⁴⁾ – G_H2O⁽⁶⁾ + G_H2O⁽⁷⁾ + G_H2O⁽⁸⁾ - G_исп

    Количество  воды, испаряемой а абсорбенте в  результате тепло- и массообмена между поглотительным раствором и коксовым газом, определяется из теплового баланса абсорберов. В соответствии с исходными данными процесс абсорбции протекает в изотермических условиях при степени насыщения коксового газа водяными парами около 85%. Поэтому количество испаряемой воды может быть принято равным G_исп = 0.

    Тогда  G_в^,, = 403860 – 212,59 + 19,21 – 13,73 + 0,44 + 0,98 = =403654,31 кг/ч

    Общая масса насыщенного поглотительного  раствора, выходящего из абсорберов:

    G_p^,, = G_в^,, + G_c^,, = 403654,31 + 94903,24 = 498557,55 кг/ч

    3.4 Материальный баланс абсорбера

    Приходная часть

    1. Поглотительный раствор: G_р^, = 496080 кг/ч

    2. Сухой коксовый газ:

              G_г^, = V _г⁰ * = 120000 * 0,434 = 52080 кг/ч,

    где  - плотность коксового газа при нормальных условиях (0, 760 мм рт. ст.):

      = = +

    + = 0,434кг/нм³

3. Водяные пары, поступающие с газом:

G^,_n = V _г⁰ * * = 120000 * * =

=3250,5 кг/час,

где: - давление насыщенного водного пара при температуре 27 (точка росы газа);

       - давление коксового газа перед абсорбером, мм рт. ст.

4.Сероводород:

G^,_H2S = V _г⁰ * a₁ = 120000 * 0,018 = 2160 кг/час

5.Цианистый  водород:

G^,_HCN = 120000 * 0,0011 = 132 кг/час 

Расходная часть 

1.Поглотительный  раствор: G^,,_p =498557,55 кг/час

2. Сухой  коксовый газ:

    G^,,_г = G^,_г – G_CO2 – G⁽⁴⁾_O2 + G⁽⁵⁾_H2 – G⁽⁷⁾_O2 – G⁽⁸⁾_O2 = 52080 – 518,6 –

− 17,08 + 0,06 – 1,56 – 3,50 = 51539,5 кг/час

3.Водяныйе пары: G^,,_n = G^,_n = 3250,5 кг/час

4.Сероводород:  G^,,_H2S = V _г⁰ * a₂ = 120000 * 0,0027 = 324 кг/час

5.Цианистый  водород: G^,,_HCN = 120000 * 0,0011 * 0,2 = 26,4 кг/час

6.Аммиак: G^,,_NH3 = G⁽³⁾_NH3 = 6,48 кг/час

    Результаты  материальных расчетов процесса абсорбции  сероводорода приведены в табл.1.

    Таблица 1 – Материальный баланс абсорбера  сероводорода

 

    4 Расчет размеров абсорберов

    4.1 Выбор типа абсорбера

    Из  анализа механизма и кинетики процесса абсорбции сероводорода из газа поглотительным содовым раствором  следует, что основное сопротивление  процессу переноса оказывает газовая  фаза. При скоростях газа 1 – 3 м/с в насадочных аппаратах диффузионное сопротивление жидкой фазы составляет 10 – 30% общего сопротивления Из этого следует, что для осуществления этого процесса необходимо использовать аппараты, обеспечивающие интенсивное перемещение как газовой, так и жидкой фаз. Этим требованиям в полной мере отвечают абсорберы с металлической насадкой из просечно – вытянных листов.

    Принимаем следующие параметры металлической  насадки:

    Толщина листа , м                           0,0010

    Расстояние  между листами в, м       0,015

    Высота  листов в пакете, h, м            0,4

    Удельная  поверхность насадки:

     = 125 м²/м³

Удельный  свободный объем насадки:

V_св = = = 0,937 м³/м³

4.2 Определение диаметра абсорбера

    Поперечное  сечение абсорбера определяется из уравнения расхода газа:

               V_г = w * S

    Для цилиндрических аппаратов: 

              S = = 0,785 * D²

    Отсюда  диаметр аппарата:

             D = ,

    где  V_г – объемный расход газа, м³/час

            w – фиктивная скорость газа в аппарате, т.е. скорость отнесения к полному сечению аппарата, м/с.

    Средний объемный расход газа в аппарате при  температуре 30 и давлении 820 мм рт.ст.:

        V_г = V_сг + V_п + V_H2S + V_HCN + V_NH3 = = 127875,8 м³/час

    Средняя плотность газа:

      кг/м³