Практическая работа №5

Тема: Расчет сушильной башни

Цель: Научиться производить расчет сушильной башни

Теоретические основы

      Под осушкой газовой смеси подразумевается очистка обжигового газа от паров воды. Пары воды безвредны для контактной массы, однако присутствие их в газе, поступающем на абсорбцию серного ангидрида,  приводит к образованию тумана серной кислоты в абсорбционном отделении. С образованием тумана снижается степень абсорбции серного ангидрида и, следовательно, увеличивается содержание серы в отходящих газах. Вследствие этого уменьшается коэффициент использования серы и возрастают вредные выбросы в атмосферу. Поэтому газ перед поступлением на абсорбцию должен быть очищен от паров воды, что осуществляется в сушильной башне с керамической насадкой, орошаемой концентрированной серной кислотой.

     Содержание влаги в газе на выходе из сушильной башни не должно превышать 0,01объем. %.

Задание

     Произвести расчет сушильной башни.

Варианты заданий

Исходные данные:

Концентрация SO₂ в газе СSO₂, доли   ……….. 0,07.

Концентрация кислоты, орошающей сушильную башню СH₂SO₄  ………. 95%.

Температура газа (на входе в башню) t_г  …………… 32⁰С.

Температура кислоты (на входе и выходе) t_к  …………. 40⁰С.

Давление паров воды в газе на входе в башню  р ………… 35,6мм рт. ст.

Давление паров воды в газе на выходе из башни р ………..0,076мм рт. ст.

Разрежение в системе Р_р ……………. 22мм рт. ст.

Барометрическое давление Р ………….. 760мм рт. ст.

Скорость газа в насадке w …………..0,8м/с.

Порядок выполнения работы

1. Рассчитываем объем сухого газа, приведенного к нормальным условиям, м³/ч. Принимаем степень превращения х=0,98 и полноту поглощения SO₃ в абсорберах z = 0,99

G× 22,4

V = ──────────────,

     М H₂SO₄ × СSO₂ × х × z

где G – производительность цеха, кг/ч H₂SO₄;

       М H₂SO₄  - молекулярная масса H₂SO₄;

       СSO₂  - концентрация SO₂ в газе.

2. Количество паров воды (в кг/ч), поглощаемых из газа, определяем по уравнению:

  V × (р - р) × МН₂О

Q = ──────────────,

(Р - р - Р_р) × 22,4

где V – объем сухого газа, приведенного к нормальным условиям, м³/ч;

      МН₂О  - молекулярная масса воды;

       р- давление паров воды в газе на входе в башню, мм рт. ст.; 

        р- давление паров воды в газе на выходе из башни, мм рт. ст.;

       Р_р -  разрежение в системе, мм рт. ст.;

       Р - барометрическое давление, мм рт. ст.

3. Коэффициент скорости абсорбции паров воды определяем по уравнению:

К = К₀× w ^m,

где К₀ - константа, численно равная коэффициенту абсорбции при скорости

       газа 1м/с (для 95%-ной кислоты К₀ = 0,037;

       w - скорость газа в насадке, м/с;

       т – коэффициент, равный 0,8 при турбулентном потоке.

4. Движущую силу абсорбции рассчитываем по формуле

        (р - р) - (р- р)

∆р = ────────────,

             р- р

2,3 lg ────

            р- р

где р, р- парциальное давление абсорбируемого газа в начале и в конце

       процесса, мм рт. ст.;

       р, р- равновесное давление абсорбируемого газа над жидкостью при

       входе и выходе жидкости, мм рт. ст.

     В Приложении IV (Амелин А.Г. Технология серной кислоты) находим, что равновесное давление паров воды р над 95%-ной серной кислотой при 40⁰С составляет 0,002мм рт. ст. (при р= р).

5. Поверхность насадки (м²) находим по уравнению

       Q

F = ────

      К × ∆р

6. Из опыта эксплуатации известно, что насадка башни обычно используется не полностью, поэтому следует ввести коэффициент

запаса 1,2. Тогда поверхность насадки в рассчитываемой сушильной башне должна быть равна:

F = 1,2 × F

7. Если насадка имеет вид правильно уложенных колец размером 50х50мм (поверхность 1м³ такой насадки равна 110м²), то общий объем насадки (м³) составит:

         F

V_н = ───

        110

8. Находим внутренний диаметр сушильной башни, м

                                                          ──────────

D_в = √,

где V- объем сухого газа, приведенного к нормальным условиям, м³/ч;

       t_к - температура кислоты (на входе и выходе), ⁰С;

       Р - барометрическое давление, мм рт. ст.;

       Р_р -  разрежение в системе, мм рт. ст.;

       w - скорость газа в насадке, м/с.

9. Определяем высоту насадки, м

   4 × V_н

Н = ───────

    × D

Контрольные вопросы:

1. Что подразумевается под осушкой газовой смеси?

2. Почему нежелательно присутствие паров воды в газе, поступающем на абсорбцию серного ангидрида?

3. Почему газ перед поступлением на абсорбцию должен быть очищен от паров воды?