где Dy – средний коэффициент диффузии пропана в газовой фазе, м2/с;

Rey – критерий Рейнольдса для газовой фазы в насадке;

– диффузионный критерий Прандтля для газовой фазы;

l – высота элемента насадки, м.

Коэффициент диффузии пропана в газе рассчитываем по уравнению:

(1.31)

где - мольный объем пропана в жидком состоянии при

нормальной температуре кипения, = 74 см3/моль;

- мольный объем газа в жидком состоянии при

нормальной температуре кипения, = 29,9 см3/моль;

– мольная масса пропана, = 44 кг/моль;

– мольная масса воздуха, = 29 кг/моль.

Подставив, получим:

м2/с.

Находим критерии Рейнольдса и Прандтля для газовой фазы

, (1.32)

.

, (1.33)

.

Отсюда следует, что

м/с.

Выразим в выбранной для расчета размерности:

кг/(м2·с)

1.7.2 Коэффициент массотдачи в жидкой фазе

, (1.34)

где Dx – средний коэффициент диффузии пропана в поглотителе, м2/с;

– приведенная толщина стекающей пленки жидкости, м;

Rex – модифицированный критерий Рейнольдса для стекающей

по насадке пленки жидкости;

– диффузионный критерий Прандтля для жидкости.

Коэффициент диффузии вычисляем по формуле:

, (1.35)

где М – мольная масса воды, М =18 кг/кмоль;

– параметр, учитывающий ассоциацию молекул, = 2,6.

Подставив, получим:

м2/с.

Находим критерии Рейнольдса и Прандтля для жидкой фазы

, (1.36)

.

, (1.37)

Значит

кг/(м2·с).

Выразим в выбранной для расчета размерности:

, (1.38)

где – средняя объемная концентрация пропана в поглотителе, = 0,48 кг/(м3∙см);

кг/(м2·с).

1.8 Коэффициент массопередачи

Коэффициент массопередачи находят по уравнению аддитивности фазовых диффузионных сопротивлений:

, (1.39)

где m – коэффициент распределения, m = 1,433 кг/кг.

кг/(м2∙с).

1.9 Поверхность массопередачи и высота абсорбера

Поверхность массопередачи в абсорбере по уравнению (1.1) равна:

м2.

Высоту насадки, необходимую для создания этой поверхности массопередачи, рассчитаем по формуле:

, (1.40)

м.

Обычно высота скрубберов не превышает 40 -50 м, поэтому для осуществления заданного процесса выберем 4 последовательно соединенных скруббера, в каждом из которых высота насадки равна 38 м.

Принимая число решеток в каждом ярусе 25, а расстояние между ярусами 0,3 м, определяем высоту насадочной части абсорбера:

, (1.41)

м.

Находим общую высоту одного абсорбера

, (1.42)

где - расстояние между днищем абсорбера и насадкой;

- расстояние от верха насадки до крышки абсорбера.

Согласно [4] , примем м, а м., тогда общая высота одного абсорбера:

м.

1.10 Гидравлическое сопротивление абсорбера

Гидравлическое сопротивление обуславливает энергетические затраты газового потока через абсорбер. Величину рассчитываем по формуле [1]:

, (1.43)

где - гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па;

U – плотность орошения, м3/(м2·с);

b – коэффициент, зависящий от типа насадки, b = 173.

Гидравлическое сопротивление сухой насадки определяем по уравнению:

, (1.44)

где - коэффициент сопротивления;

- скорость газа в свободном сечении насадки, м/с.

, (1.45)

, (1.46)