Файл: Алекперов, Г. З. Расчет абсорберов газоперерабатывающих заводов науч.-техн. обзор.pdf

мммм

В Л И Я Н И Е С О С Т А В А С М Е С И Н А А Б С О Р Б Ц И Ю

Сцелью выяснить влияние состава смеси на абсорбцию из одного

итого яе сопла подавали разные газы: из сопла диаметром 1,4 мм -

природный газ ( d,= 3 мм) и этан-пропан-бутановую фракцию ( d t= = 3,7мм); из сопла диаметром 2,6 мм - природный газ ( d,= 3,7 мм),

Кривые зависимостей изменения поверхности массообмена пузырь­ ков различных смесей, истекающих из сопла dg = 2,6 мм (рис.5,а)

14

6СҢ

«50Л

Рио.5. Влияние состава газов на изменение

поверхности массообмена в зависимости от высоты слоя абсорбента;

I - природный газ; 2 - индивидуальный про­ пан; о - пропан-бутановая фракция; 4- этан- пропан-бутановая фракция

и dg = 1,4 мм (рис.5,б), от выооты слоя абсорбента показывают, что интенсивное уменьшение поверхности пузырьков газа независимо от состава смесей происходит на малой глубине барботажа. Причем,, с ростом молекулярного веса смеси увеличивается интенсивность погло - щения пузырька.

Коэффициент массопередачи компонентов смеси завиоит от ее сос-

15

тава, так как наличи6 инертного метана значительно замедляет их

массоперенос (рис.6).

Воздух так же, как и метан, ухудшает массонеренос (кривые I,

ржо.7 а,б,в).

Глубина барботажа,»»

Рис.6. Зависимость коэффициентов масоопѳредачи компонентов от глубины барботажа

( da- 2,6 мм):

------- пропан-бутановая фракция; - - — природный газ

Изменение коэффициентов абсорбции этана, пропана и бутана (размеры пузырьков близки) в зависимости от природы разбавителя (см.рис.7,а,б,в) показало, что наиболее эффективно абсорбируются чиотые пропан и бутан (кривые 3, рис.7,б,в), При разбавлении их углеводородами меньшего молекулярного веса скорооть ыассопередачи падает (кривые 2, рис.7,6,в). Этан же извлекается с большей ско­ ростью из смесей с углеводородами большего молекулярного веса(кри­ вая 3, рис.7,а).

16

д а ^ ‘ Я Г " 0,гаа<“ 1“ *■*»“ >3 - *•»= £

В Л И Я Н И Е Д А В Л Е Н И Я Н А А Б С О Р Б Ц И Ю

Влияние давления на абсорбцию изучали при поглощении пузырь - к п дропан-бутановой фракции, имеющей в среднем состав, указанный в табл.З. Ставили три серии опытов при давлениях I; 3 и 5 кГ/см2. Диаметр сопла был равен 2,6 мм. Давление в каждой серии опытов поддерживали постоянным. Высота слоя абсорбента меняларь от 8,5 до 57 мм.

компонентов меньшего молекулярного веса.

Для сравнения было изучено влияние давления на эффективность массопередачи при барботаже пузырьков чистого пропана через слой керосина. Характер влияния изменения давления от I до 5кГ/см2на аб­ сорбцию чистого пропана оказался такой же,как и на поглощение про - пана в смеси (рис. 9).

18

К Р И Т Е Р И А Л Ь Н О Е У Р А В Н Е Н И Е Д Л Я О П Р Е Д Е Л Е Н И Я К О Э Ф Ф И Ц И Е Н Т А М А С С О П Е Р Е Д А Ч И

Для того чтобы вывести критериальное уравнение абсорбции, от­ ражающее влияние различных параметров на процесс в изученных услови­ ях, все результаты экспериментов необходимо было подвергнуть кор­ реляции по методу наименьших квадратов. В результате этой обработ­ ки было получено уравнение абсорбции пропана и бутана из пузырьков

газа, не содержащего инертного разбавителя (метана или воздуха) керосином

где Dim - коэффициент молекулярной диффузии компонента в газовой смеси, мусек; - динамическая вязкость газовой смеси, спз.

Поскольку члены этого уравнения зависят от давления Р

и~р-Ш93;

то

Кго5щ - ( р - * т ) 1>3р''3р -< ~ р «*** ,

Влияние температуры на коэффициент массопередачи складывается из известных зависимостей:

19

Из этого вытекает, что общий коэффициент массопередачи ком­ понентов при небольших давлениях мало изменяется с ростом давле - ния газовой смеси. При постоянном давлении на скорость массопе - редачи в одну и ту же жидкость основное влияние оказывают темпе - ратура абсорбции, диаметр сопла и плотность газовой смеси.

За последние годы в литературе неоднократно обсуждался воп­ рос моделирования абсорбционных колонн в условиях барботажа. Ос­ новным затруднением в моделировании является выбор определяющего размера в числе Re , обеспечивающего подобие гидродинамической обстановки.

если в качестве определяющего размера будет взят статический уро­ вень жидкости на тарелке.

Исходя из этого, приводим уравнение (4) к виду, пригодному для моделирования барботажного процесса абсорбции;

Здесь в числе Re/t определяющим линейным параметром является ста­ тическая высота слоя жидкости на тарелке. Аналогичная обработка экспериментального материала по абсорбции пузырьков природного га­ за керосином дала возможность вывести критериальное уравнение аб­ сорбции пропана из пузырьков газа, в основном состоящего из мета - на:

(5)

где А = 0,00145.

Для определения коэффициентов массопередачи через критерий подобия Нуссельта были рассчитаны [28] коэффициенты диффузии каж­ дого компонента в газовой многокомпонентной фазе, состоящей из ft

компонентов (С2 , Cg, С4), по уравнению стационарного состояния [29]

где - мольные доли диффундирующего компонента (пропана) и

20

J -го (этана и бутана) ; Dq - бинарный коэффициент диффузии для пропана и j -го компонента газа, см /сек.

ѣц рассчитывали по уравнению ['29] .являющемуся наиболее удобной формой теоретического уравнения при небольших давлениях:

„ о . о о / а з а т ^ і п Л т Ч '1

новений, определяемый температурой и параметрами, характеризующи - ми потенциальную энергию взаимодействия между молекулами компонен­

тов 1 и J ч силовая постоянная Леннарда-Джонса для газо­ вой пары. Методика определения интеграла столкновений и силовой постоянной приводится в [29J.

Р А С Ч Е Т К О Э Ф Ф И Ц И Е Н Т А П О Л Е З Н О Г О Д Е Й С Т В И Я Т А Р Е Л К И И ,Ч И С Л А ■Д Е Й С Т В И Т Е Л Ь Н Ы Х

Т А Р Е Л О К В А Б С О Р Б Е Р Е

В практике газопереработки наиболее распространены барботаж -

dp- равновесная концентрация’компонента в газе над тарелкой,г/м8; й ; И й 2 - концентрация компонента во входящем и выходящем с тарел­ ки газе, г/м3.

В условиях массового барботажа имеет место полное перемешива - ние на тарелке и ар/ = аРг тогда

6/1— ^ Р

а* - а в

21