Мощный всплеск технологического развития закономерно подтолкнул исследователей и ученых к разработке целого набора новых газоочистных устройств, особое место среди которых занял абсорбер — универсальный аппарат для эффективного улавливания нежелательных и опасных газовых и микромеханических включений. В данной статье представлены расчёты размеров переливного устройства абсорбера.
Ключевые слова:приемный карман, сегментный перелив, тарелка, переливное устройство абсорбера.
Термин абсорбция происходит от латинского слова absorbere, что в переводе означает «поглощать». По сути, это процесс полного или частичного поглощения газа жидким поглотителем — абсорбентом. Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима. Для разделения газовых смесей, с целью очистки либо получения ценных компонентов существуют и другие способы: глубокое охлаждение, адсорбция, и др. Однако зачастую применяют метод абсорбции, потому что полное извлечение компонентов требуется крайне редко [4].
Аппараты, в которых осуществляются абсорбционные процессы, называют абсорберами. Абсорбция, как и все массопередающие процессы, протекает на границе раздела сред. В связи с этим абсорберы должны иметь развитую поверхность соприкосновения жидкости и газа. По способу образования такой поверхности аппараты можно условно разделить несколько групп: поверхностные и пленочные, насадочные, барботажные (тарельчатые), распыливающие.
Далее более подробно будут рассмотрены тарельчатые абсорберы. Тарельчатые абсорберы представляют собой вертикальные колонны, внутри которых на определенном расстоянии друг от друга размещены горизонтальные перегородки — тарелки. С их помощью осуществляется направленное движение фаз и многократное взаимодействие жидкости и газа. В настоящее время в промышленности применяются разнообразные конструкции тарельчатых аппаратов. По способу слива жидкости с тарелок барботажные абсорберы подразделяются на колонны с тарелками со сливными устройствами и без сливных устройств.
В тарельчатых колоннах со сливными устройствами перелив жидкости с тарелки на тарелку осуществляется при помощи сливных трубок, карманов и т. п. Нижние концы трубок погружены в стакан на нижерасположенных тарелках и образуют гидравлические затворы, исключающие возможность прохождения газа через сливное устройство. Переливные трубки располагают на тарелках таким образом, чтобы жидкость на соседних тарелках протекала во взаимно противоположных направлениях. К тарелкам со сливными устройствами относятся: ситчатые, колпачковые, клапанные, балластные, пластинчатые. [3]
Далее будет представлен расчёт размеров переливного устройства абсорбера. Данные, необходимые для расчётов, представлены в таблице 1.
Таблица 1
Исходные данные
|
Наименование показателя, обозначение, единица измерения |
Значение | |
|
I режим |
II режим | |
|
Объёмная производительность по газу, Q, м3/ч (м3/сут) |
504170+0 %-30 % | |
|
(12100000+0 %-30 %) | ||
|
Давление рабочее, P, МПа |
9 |
6 |
|
Температура рабочая, t, 0C |
17–18 |
35 |
|
Точка росы осушенного газа, tp, 0C | ||
|
⸺зима |
минус 20 |
минус 10 |
|
⸺лето |
минус 10 | |
|
Молярная доля компонента в газе, xi, % молярные |
С1⸺98,67 | |
|
С2⸺0,06 | ||
|
СО2⸺0,22 | ||
|
Н2⸺0,005 | ||
|
N2⸺1,045 | ||
|
Плотность газа, ρ0, кг/м3* |
0,725 | |
|
Плотность ДЭГа, ρծ, кг/м3 |
РДЭГ-1128 |
РДЭГ-1105 |
|
НДЭГ-1125 |
НДЭГ-1102 | |
|
Поверхностное натяжение ДЭГа, |
45,5·10–3 |
43,5·10–3 |
|
Массовая доля регенерированного ДЭГа, х1, % |
99,5 | |
|
Массовая доля насыщенного ДЭГа, х2, % |
97 | |
|
Плотность жидкости, ρ, кг/м3: ⸺вода ⸺конденсат |
998 800 | |
|
Количество жидкости, поступающей с газом: | ||
|
⸺вода, Qв, кг/ч |
250 | |
|
⸺конденсат, Qк, кг/ч |
130 | |
, н/м **
Данные представлены с учетом того, что аппарат работает в двух режимах. После получения начальных данных был произведён расчет следующих величин:
- Центральный угол сегментного перелива (град) по формуле (1)
(1)
- Длина хорды сегментного перелива (м) по формуле (2)
(2)
- Площадь сегментного перелива (м²) по формуле (3)
(3)
- Центральный угол сегмента приёмного кармана (град) по формуле (4)
(4)
- Длина хорды сегмента приёмного кармана (м) по формуле (5)
(5)
- Площадь сегмента приёмного кармана (м²) по формуле (6)
(6)
Такие параметры как минимальная величина тарелки и величина стрелки приёмного кармана принимаем за 0,1 и 0,16 соответственно. Для наглядности результаты расчётов были сведены в таблицу 2.
Таблица 2
Результаты расчётов
|
Центральный угол сегментного перелива, град |
58 |
|
Длина хорды сегментарного перелива, м |
0,78 |
|
Площадь сегментарного перелива, м² |
0,052 |
|
Центральный угол сегмента приёмного кармана, град |
74 |
|
Длина хорды сегмента приёмного кармана, м |
0,97 |
|
Площадь сегмента приёмного кармана, м² |
0,105 |
Таким образом, исходя из полученных данных, можно сделать вывод о том, что абсорберы являются незаменимой аппаратурой во многих отраслях промышленности.
Литература:
1 Жданова, Н. В. Осушка природных газов / Н. В. Жданова, А. Л. Халиф. — Изд. 2. — Москва: «Недра», 1975. — 160 c. — Текст: непосредственный.
2 Чеботарёв, В. В. Расчёты основных показателей технологических процессов при сборе и подготовке скважинной продукции / В. В. Чеботарёв. — 3-е изд. — Уфа: УГНТУ, 1985. — 408 c. — Текст: непосредственный.
3 Лекции по дисциплине «оборудования нефтеперерабатывающих предприятий и основы проектирования”, Ташкент, 2010. — Текст: электронный //: [сайт]. — URL: https://uz.denemetr.com/docs/769/index-320091–1.html?page=6 (дата обращения: 21.05.2020).
4 Абсорбция. Абсорбенты. Абсорберы. — Текст: электронный // ENCE-Gmbh: [сайт]. — URL: https://ence-gmbh.ru/tech_absorbtion/ (дата обращения: 21.05.2020).
