авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Совершенствование технологии очистки газа от примесей с использованием жидких поглотителей и защитного слоя адсорбента

-- [ Страница 2 ] --
Количество опытов Относительная масса ПАВ,
поступивших на цеолит без защитного слоя, % масс.
Относительная масса ПАВ,
поступивших на цеолит с защитным
слоем, % масс.
Объем газа, поступающий в адсорбер за время одного опыта, нм3 Масса
защитного слоя, тонн
Коэффициент защитного слоя по высокомолекулярным
углеводородам, нм3/(т·цикл)
5 0,46 0,11 0,04 16,2210-6 1 771
10 0,93 0,31 0,04 16,2210-6 1 527
15 1,39 0,57 0,04 16,2210-6 1 361
20 1,85 0,60 0,04 16,2210-6 1 559
Среднее значение коэффициента защитного слоя 1 555

Таблица 3 – Расчет коэффициента защитного слоя по хлоридам

Количество опытов Относительная масса хлоридов, поступивших на
цеолит без
защитного слоя, г/г адс.
Расчетная
относительная масса хлоридов, поступивших на
цеолит с
защитным
слоем, г/г адс.
Объем газа, поступающий в адсорбер за время одного опыта, нм3 Масса
защитного слоя, тонн
Коэффициент защитного слоя по хлоридам, нм3/(т·цикл)
5 0,10 0,02 0,22 16,2010-6 10 461
10 0,19 0,05 0,22 16,2010-6 10 431
15 0,29 0,08 0,22 16,2010-6 10 089
20 0,39 0,10 0,22 16,2010-6 10 197
Среднее значение коэффициента защитного слоя 10 295

Относительная масса примесей, поступающих на основной слой адсорбента (г/г адсорбента), определяется по формуле

,

где – масса адсорбента (г),

или по формуле

,

где – объемный расход газа, поступающего в адсорбер (нм3/ч);

– концентрация примесей в газе, поступающем в адсорбер (г/нм3);

– время работы адсорбента (ч);

– объем газа, поступающего на адсорбент за цикл адсорбции (нм3).

Таким образом, текущая емкость адсорбента с учетом защитного слоя адсорбента находится по формуле

,

где – исходная динамическая емкость адсорбента (г/100г),

– коэффициент защитного слоя по высокомолекулярным углеводородам (нм3/(т·цикл)),

– коэффициент защитного слоя по хлоридам (нм3/(т·цикл)),

М – масса адсорбента осушки газа, (т).

Динамика падения адсорбционной емкости цеолита СаА с защитным слоем и без него под действием примесей (ОП-10 и хлорида натрия) представлена на рисунках 3, 4.

Проверка адекватности математической модели падения динамической емкости адсорбента при использовании защитного слоя осуществлялась с помощью критерия Фишера. Разница между адсорбционными емкостями, определенными экспериментальным и расчетным путем, не превышает 2 %.

Модель промывки газа

При составлении математической модели сделаны следующие допущения:

  1. Взвешенные в исходном газе частицы (твердые и жидкие) частично поглощаются жидкостью при ее контакте с газом.
  2. Взвешенные частицы, не проконтактировавшие с поглотителем на тарелках, не будут улавливаться сепарационными элементами в верхней секции скруббера.
  3. Концентрация примесей в капельном уносе с тарелки и в жидкости, стекающей с тарелки, одинакова.
  4. Концентрация примесей во взвешенных частицах, поступающих на промывку с исходным газом, не зависит от размера частиц.
  5. В газе после сепарации, но до промывки, присутствуют только частицы с радиусами меньшими некоторого rпр (определяется эффективностью сепарационных устройств).
  6. Пузырек газа в жидкости на тарелках скруббера движется вертикально вверх.
  7. При барботаже газа молекулы жидкости, расположенные на границе раздела фаз, могут двигаться вверх вместе с пузырьками газа.
  8. Скорость движения жидкости на границе с пузырьками газа постоянна и одинакова для всех пузырьков.
  9. Конечная скорость всплытия пузырьков будет равна скорости газа в рабочем сечении тарелки скруббера, если она больше скорости газа в неподвижной жидкости при равнодействующей сил, действующих на пузырек газа, равной нулю.

Все примеси в газе после промывки будут делиться на 3 группы, а их сумма определяться по формуле

, (3)

где gу – количество примесей, уносимых газом из скруббера (кг/ч);

gг – количество примесей в газе, поступающем в скруббер (кг/ч);

lор – количество примесей в жидкости, поступающей в скруббер (кг/ч);

, , – коэффициенты, определяемые по формулам (5 - 7);

– количество примесей, не вступивших в контакт с поглотителем;

– количество примесей, поступивших в скруббер с газом и унесенных из скруббера в каплях поглотителя;

– количество примесей, поступивших в скруббер с орошением и унесенных из скруббера в каплях поглотителя.

Доля частиц определенного размера, не захваченных поглотителем при одном контакте с газом, определяется по формуле

, (4)

где rп – радиус пузырька газа, образующегося при барботаже, (м);

х – путь частицы в пузырьке газа (кг/ч).

Для определения количества примесей, не вступивших в контакт с поглотителем, установлены зависимости:

    • скорости пузырька газа в слое жидкости на тарелке скруббера от времени;
    • скорости взвешенных частиц (примесей) в пузырьке газа от времени и размера частиц;
    • пути частиц в пузырьке от времени и размера частиц;
    • времени, в течение которого частицы движутся вверх относительно пузырька, от размера частиц.

До промывки в газе находятся частицы примесей с радиусами от 0 до rпр, где rпр – максимальный радиус частиц в газе, поступающем на промывку из сепаратора. После промывки в газе радиусы оставшихся частиц примесей будут или в тех же пределах от 0 до rпр при rmin > rпр, или от 0 до rmin при rmin< rпр, где rmin минимальный радиус частиц, доля которых в пузырьке газа после контакта с жидкостью равна нулю, то есть те частицы примесей, для которых , определенная по формуле (4).

Доля примесей, не поглощенных из газа при n контактах с жидкостью, определяется по формуле

при rmin< rпр или при rmin > rпр, (5)

где (z) доля частиц определенного размера оставшихся в пузырьке газа при одном контакте с жидкостью;

n – число контактов газа и жидкости (число тарелок скруббера);

y(z) – массовая доля частиц определенного размера в исходном газе (мг/мг);

; ,

rср – средний радиус взвешенной частицы в газе, поступающем в сепаратор, перед узлом промывки (м).

Доля взвешенных частиц определенного размера в исходном газе и средний радиус взвешенной частицы в газе, поступающем в сепаратор перед узлом промывки, определяется по формулам (Гусейнов Ч.С., Асатурян Р.Ш., Богданович В.Я. // Известия вузов. Нефть и газ. - 1976 г. №2.)

,

где y – массовая доля частиц определенного размера в исходном газе;

z функция от радиуса частицы.

,

где R радиус подводящего трубопровода сепаратора, расположенного перед скруббером узла промывки (м);

v – скорость газа в подводящем трубопроводе (м/с);

– поверхностное натяжение взвешенных капель (Н/м);

ж – плотность взвешенных капель (кг/м3);

г – плотность газа (кг/м3).

Доля примесей, не поглощенных из газа при n контактах с жидкостью, определяется путем приближенного вычисления определенных интегралов по формуле парабол. Для этого переменная интегрирования меняется с z на r (радиус взвешенной частицы в газе). Предел интегрирования разбивается на произвольное количество частей. Таким образом, интегрируемые функции ( и ) определяются для некоторого количества заданных переменных r. При выполнении проектных расчетов обычно хватает разбивать предел интегрирования на 20 частей, при этом значения определенного интеграла, рассчитанные при разбитии предела интегрирования на большее число отрезков, отличаются не более 2 %.

Значения функции (доля частиц определенного размера, взвешенных в газе, незахваченных поглотителем при одном контакте) определяются следующим путем:

  1. рассчитывается время, в течение которого частица движется вверх относительно пузырька газа;
  2. рассчитывается путь частицы за это время;
  3. рассчитывается доля непоглощенных частиц.

Количество примесей, унесенных из скруббера в каплях поглотителя (), определятся путем подбора с использованием программ, позволяющих рассчитывать рециркуляцию потоков.

При условии полного захвата примесей поглотителем коэффициенты и можно определить по следующим формулам.

При числе тарелок в скруббере (N) более двух:

; (6)

; (7)

;

;

,

где Lор – массовый расход орошения (кг/ч);

G – массовый расход газа в скруббере (кг/ч);

е – капельный унос с тарелки (кг жидкости/кг газа);

Vу – расход газа из скруббера (нм3/ч);

– остаточное содержание капельной жидкости в газе после скруббера (мг/нм3);

Lисп. – количество поглотителя, испаряющегося при контакте с газом (кг/ч);

Vг – расход газа в скруббер (нм3/ч);

– содержание капельной жидкости в газе до скруббера (мг/нм3).

При N=2:

;

.

При N=1:

.

Адекватность математической модели процесса промывки (при условии полного захвата примесей поглотителем) проверялась экспериментальным путем (таблица 4).

Рассчитанное содержание хлорида в очищенном газе и в насыщенном поглотителе находится в пределах доверительного интервала по результатам всех серий опытов. Таким образом, разница между экспериментальным и расчетным распределением хлорида между газом и жидкостью в результате промывки не превышает погрешности проведенных измерений и математическая модель промывки газа адекватно описывает процесс при полном захвате взвешенных частиц жидкостью на тарелках скруббера.

Таблица 4 – Результаты экспериментального исследования процесса промывки

Серия опытов 1 2 3 4 5 6
Расход поглотителя, мл/ч 454±9 1579±33 2840±77 601±8 1529±17 3367±113
Расход газа, л/ч 300±3 299±3 300±3 300±2 295±3 304±3
Капельный унос в контактную емкость, мг/м3·106 2,31±0,01 2,40±0,01 2,40±0,01 2,38±0,01 2,47±0,01 2,33±0,01
Капельный унос из контактной емкости, мг/м3·106 0,0598
±0,0015
0,0594
±0,0014
0,0595
±0,0013
0,0590
±0,0017
0,0596
±0,0015
0,0588
±0,0010
Количество хлорида в исходном газе, мг/ч 693±15 719±18 719±17 715±17 727±8 708±18
Количество хлорида в
исходном поглотителе, мг/ч
0 0 0 300±4 764±8 1683±56
Содержание хлорида в очищенном газе, мг/м3 (экспериментальное) 37,65
±1,55
18,13
±0,64
12,39
±0,39
44,55
±1,40
38,63
±1,29
35,30
±0,84
Содержание хлорида в очищенном газе, мг/м3 (теоретическое) 36,14 18,60 12,02 45,58 39,41 34,49
Концентрация хлорида в насыщенном поглотителе, мг/л (экспериментальная) 589±15 307±8 207±5 788±21 656±8 598±12
Концентрация хлорида в насыщенном поглотителе, мг/л (теоретическая) 601 312 202 775 660 587

Проведено сравнение двух способов расчета количества примесей после промывки: с учетом и без учета частичного поглощения примесей на тарелках скруббера (таблица 5).

Таблица 5 – Сравнение

материальных балансов примесей в скруббере

Количество примесей, г/ч: Значение
Расчет с учетом частичного поглощения примесей
в исходном газе 699
в орошении 1500
в очищенном газе 41,26
в т.ч. в незахваченных поглотителем каплях из исходного газа 40,56
в дренаже 2158
Расчет без учета частичного поглощения примесей
в исходном газе 699
в орошении 1500
в очищенном газе 0,71
в дренаже 2199
Разница результатов расчета количества примесей в очищенном газе 40,55


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.