Моделирование режимов работы абсорбера

УДК 681.54

Б01: 10.55648/1998-6920-2022-16-1-68-76

Математическая модель технологического процесса

абсорбции природного газа

А. Н. Паршуков

В работе получена математическая модель технологического процесса абсорбции как объекта управления. Данная модель описывает процесс абсорбции природного газа и предназначена для автоматического управления этим процессом. Основу модели составляют уравнения материального и теплового балансов. Результаты численного моделирования подтверждают чувствительность поведения процесса к автоматическому регулированию.

Ключевые слова: абсорбция природного газа, математическая модель абсорбера, автоматическое регулирование.

1. Введение

Одним из самых эффективных методов осушки природного газа является абсорбция. Абсорбцией называют процесс поглощения целевого компонента (в данном случае — воды) из газовой или парогазовой смеси специально подобранным жидким поглотителем — абсорбентом. Осушка газа обеспечивает непрерывную эксплуатацию газового оборудования и магистральных газопроводов и предотвращает гидратообразование, а также возникновение ледяных заторов в системах. Данный процесс является основным в технологии подготовки природного газа к транспорту на газоконденсатных месторождениях Крайнего Севера.

Анализ статей [1-12], посвящённых разработке автоматизированных систем управления процессами добычи, подготовки и транспортировки природного газа, показал, что в газовой отрасли реконструкции подвергается как технологическое оборудование, так и связанные с ним автоматизированные системы управления. Проведение данных работ вызвано высокими требованиями к качеству подготовки природного газа для его транспортировки, повышением надёжности технологического оборудования в связи с непрерывным характером производства и стремлением к оптимизации режимов работы установок комплексной подготовки газа.

Важным этапом создания современных автоматических систем управления для газовой отрасли является составление математических моделей всех технологических процессов и постановка вычислительных экспериментов.

Моделированию процесса абсорбции посвящено большое количество работ (см., напр., [3-12]). Данные модели, как правило, представляют собой систему дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих тепло- и массообменные процессы внутри абсорбера и дополненных граничными условиями. Так, например, в работе [10] математическая модель абсорбера имеет вид следующей системы уравнений:

^ = _ % {Са — ^ ), z ) ^

^ = ./(.+ (Cg -Cg ),

здесь Cq — Cq ( z, t ) — концентрация газа на высоте z абсорбера в момент времени t;

С a — С a ( z, t ) — концентрация абсорбента на высоте z в момент t; Cg — концентрация газа на

высоте z в установившемся режиме (заранее неизвестная функция от переменной z, подлежит расчёту в процессе решения системы (1)); Rg и Ra — физико-технологические коэффициенты по газу и абсорбенту соответственно; vg — скорость газа, она зависит от расхода газа Qq ,

температуры газа Tg, давления газа Pg по закону:

Vm • Qq • Po (То + Tg )

vq —,

0.785 • T0 • Pq • D

здесь Vm = 22.4 л — объем моля идеального газа при нормальных условиях; То — 273 К0 -нормальная температура; Po — 0.101 МПа — нормальное давление; D — внутренний диаметр горизонтального сечения абсорбера (вертикальной ректификационной колонны); f(u) -функция управления процессом; Ia — высота абсорбера.

Система уравнений (1) дополняется граничными условиями:

CG ( ^ t)|z=0 = CG (t), ca (^ t)|z= ca (t), (2)

и начальными условиями:

CQ (^ t)^=0 = CQ (z), ca (z, t)|,=0 = CA (z). (3)

Из системы уравнений (1)-(3) следует, что абсорбер представляет собой распределённый объект управления. Для управления таким объектом необходимо каждый раз решать систему уравнений (1) в частных производных с граничными и начальными условиями (2)-(3). Таким образом, математическую модель вида (1)-(3) невозможно использовать для оперативного управления технологическим процессом абсорбции, поскольку оперативное управление требует немедленной реакции (т.е. управления) на постоянно меняющуюся обстановку (в данном случае — на изменение граничных условий (3)).

Из проведённого анализа следует, что задача разработки новой математической модели абсорбционного процесса, которая позволяла бы управлять процессом в режиме реального времени, остаётся актуальной.

2. Математическая модель процесса абсорбции

Процесс абсорбции газа происходит в абсорберах, установленных на дожимных компрессорных станциях. Схема работы абсорбера показана на рис. 1. В качестве абсорбента применяют раствор диэтиленгликоля (ДЭГ). Газ и абсорбент контактируют внутри аппарата, перемещаясь противотоком. Газ поднимается снизу вверх, а абсорбент по тарелкам стекает сверху вниз. Последний насыщается водой из газа и отправляется вниз на регенерацию. Вверх колонны уходит уже осушенный газ.

При составлении математической модели технологического процесса абсорбции приняты следующие гипотезы:

1) извлечению подлежит один компонент газовой фазы (целевой компонент) — вода;

2) поток газа, направленный вверх, и поток жидкости, направленный вниз, перемещаются без какого-либо перемешивания между элементарными цилиндрическими слоями по оси потока (модель аппарата идеального вытеснения1, по классификации, изложенной [13, с. 56-57]);

3) входные и выходные потоки газа равны, входные и выходные потоки жидкости также равны.

Другие, менее существенные, допущения будут изложены в процессе составления математической модели.

Введём следующие обозначения (см. рис. 1):

M — количество воды, поступающей в процессе абсорбции из газа в жидкость (абсорбент), моль/с;

— поток газа, м3/с;

Fl — поток жидкости, м3/с;

Yin — начальная концентрация воды в газе, моль/м3;

Yout — конечная концентрация воды в газе, моль/м3;

Xin — начальная концентрация воды в жидкости, моль/м3;

Xout — конечная концентрация воды в жидкости, моль/м3;

Tin — начальная температура жидкости, К0;

Tout — конечная температура жидкости, К0;

C — удельная теплоёмкость жидкости, Дж/(кгК0);

р — плотность жидкости, кг/м3;

t — время, с.

В стационарном режиме уравнение материального баланса в абсорбере принимает вид:

M = Fg {Yin — Yout ) = FL ( Xout — Xm ), моль/с. (4)

Абсорбция является неизотермическим химическим процессом: при абсорбции происходит выделение теплоты. Количество выделившейся теплоты Q в стационарном режиме описывается уравнением теплового баланса

0 = q.m = qFL {Xout-Xin), Дж/с, (5)

здесь q — теплота растворения одного моля воды в одном кубическом метре жидкости, Дж/моль.

1 Модель аппарата идеального вытеснения означает, что линейная скорость потока целевого компонента в

любой точке горизонтального сечения будет одинакова, а от сечения к сечению скорость потока может менять-

ся (например, за счёт изменения объема при осуществлении физико-химического процесса абсорбции), и что перенос тепла путём теплопроводности незначителен.

f<gout xout tf

Абсорбент (ДЭГ)

FL Y T

1 in yIN’

«Грязный» газ

Fg CT>

1 in xn

FL Y

1 out yout’

T

Очищенный

газ

out

Насыщенный абсорбент

Рис. 1. Схема работы абсорбера

Примем, что вся выделившаяся теплота Q затрачивается на нагрев жидкости (то есть нагревом газа пренебрегаем), тогда

Q = cPfl (тоит — Tin )■

(6)

Известно, что с ростом температуры растворимость газа уменьшается [13, с. 65], следовательно, выделение теплоты является негативным фактором. Негативное влияние повышения температуры стремятся компенсировать, подавая на вход абсорбера охлаждённый абсорбент, то есть уменьшая Tin в (6).

Таким образом, для расчёта стационарного режима работы абсорбера необходимо знать следующие параметры: расход газа F3, начальную концентрацию воды в газе Yin, конечную концентрацию воды в газе Yout, начальную концентрацию воды в абсорбенте Xin (возможно, что Xn=0), начальную температуру абсорбента Tin. А вот расход абсорбента FL, конечную концентрацию воды в абсорбенте Xout и конечную температуру абсорбента Tout заранее знать не можем.

Неизвестные Xout и Fl связаны уравнением материального баланса (4). Задавшись кон* l центрацией Хоит, можем вычислить минимально необходимый расход абсорбента Fmm из

уравнения

Fr

mm

yin — yout

F

g

X,

out

— X

in

Следовательно, для нормального протекания процесса абсорбции должно выполняться

FL > FL.

~ mm’

а параметр

l =

Fr

F

mm

*

l

назовём коэффициентом избытка абсорбента.

Рассматривая технологический процесс абсорбции как объект управления, можем выделить в качестве контролируемых (управляемых) переменных два наиболее важных физических параметра процесса — Yout и Tout, в качестве возмущения — нестационарность Yin, в качестве управляющих воздействий (управления) — FL и Tin (см. рис. 2). На практике возможности управления по переменным FL и Tin довольно ограничены.

Цель управления состоит в стабилизации контролируемых переменных Yout и Tout при

изменениях Yin (колебания Yin относительно некоторого значения YjN носят случайный характер, поэтому не могут быть учтены заранее).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

FL

in

T

in

1 Yn

Y

out

out

Рис. 2. Процесс абсорбции как объект управления

Математическую модель процесса абсорбции получим из уравнений (4), (5) и (6), выразив в них контролируемые переменные Youт и Тоит:

yout — yin ~

fl

F

g

(xout ~ xin ),

tout — tin + — (xout ~ xin ) • cp

(7)

Переходные процессы в аппарате определяются скоростью газовой фазы (т.е. возникают и затухают практически мгновенно), поэтому следует ожидать, что данная математическая модель будет описывать управляемый процесс с удовлетворительной точностью. Полученная модель (7) позволяет рассчитывать изменения контролируемых переменных и может быть использована для синтеза законов автоматического регулирования процессом.

3. Пример моделирования переходных процессов в абсорбере

Из справочника [14, с. 247] для диэтиленгликоля (С4Н10О3) находим плотность (она задаётся ГОСТом [15]):

удельную теплоёмкость

p-1.118 • 103, кг/м3, ,3 Дж

c — 2.093 -103

кг • К0

и теплоту растворения одного моля воды в одном куб. м. ДЭГ:

q = 1.274 • 106, Дж/моль. Для расчёта коэффициентов модели (4) примем следующие значения рабочего режима:

Yin = Yin = 0-556, моль/м3 , Yout = Yout = моль/м3 , FG = 6.67• 103, м3/с, Xjn = 0, моль/м3 , Xout = 0 5, моль/м3 . Из 1-го уравнения системы (7) вычисляем значение FL:

= 8900.4, м3/с,

Fl = FG

í v0 V Л yin ~ YOUT

v XOUT » xin J

а из 2-го уравнения — температуру абсорбента на входе в аппарат:

tin = tout —q(xout ~ xin ) = 287-0, К0. cp

Рассмотрим поведение процесса абсорбции при случайных колебаниях Yin в интервале ±5% от значения Y¡N, то есть

Yin (t ) = yN (1+C(t)),

график случайной величины Z приведён на рис. 3.

Непосредственно из математической модели (7) находим значения управляющих воздействий:

FL (t) = F

g

f

V v0 ^ yin ~ yout

^ xout » xin j

м

7с, TIN (t) = 287.0, К0.

Поскольку модель (7) статическая, вполне ожидаемо, что график управляющего воздействия Fl (см. рис. 4) меняется почти пропорционально текущему значению возмущения Yin.

£ %

t, мин.

0,0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Рис. 3. График изменения возмущения Z

м

9800 9500 9200 8900 8600 8300

1

А 1 II Л .

,1

• 1.1.. .

иг

1 1 1 11 1 14 ‘ |’Г II

^ мин.

0,0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Рис. 4. График управления ^

4. Заключение

В настоящей работе предложена новая математическая модель процесса абсорбции. Данная модель предназначена для автоматического управления процессом абсорбции. В статье приведён пример расчета закона регулирования, гарантирующего стабилизацию контролируемых переменных — Youт и Тоит.

Литература

1. Мусакаев Н. Г., Хасанов М. К. Математическое моделирование процесса добычи газа из газогидратной залежи с учётом образования льда // Вестник Тюм. гос. ун-та: Физико-математические науки. Информатика. 2014. № 7. С. 43-50.

2. Шиляев М. И., Толстых А. В. Моделирование процессов абсорбции газов в барботажных аппаратах // Теплофизика и аэромеханика. 2013. № 5. С. 575-586.

3. Абрамкин С. Е., Душин С. Е. Управление технологическими процессами газодобывающих комплексов // Материалы IX ВНК «Системный синтез и прикладная синергетика», п. Нижний Архыз, 24-27 сентября 2019. С. 430-439.

4. Абрамкин С. Е., Душин С. Е., Первухин Д. А. Проблемы разработки систем управления газодобывающими комплексами // Известия вузов. Приборостроение. 2019. Т. 62, № 8. С. 685-692.

5. Абрамкин С. Е., Душин С. Е., Сердитов Ю. Н. Исследование физических процессов в ректификационной колонне при регенерации диэтиленгликоля // Известия ЮФУ. Технические науки. 2018. № 5. С. 69-78.

6. Исмагилов Р. Н., Абрамкин С. Е., Душин С. Е. Состояние и перспективы развития автоматизации установок комплексной подготовки газа на УНГКМ // Перспективные направления развития Уренгойского комплекса: сб. науч. тр. ООО «Газпром добыча Уренгой». Москва: Недра, 2018. С. 271-281.

7. Башкирцева Н. Ю. Переработка природных газов: настоящее и будущее // Газовая промышленность. 2013. № 6. С. 86-87.

8. Бодрый А. Б. Инновации в области адсорбционной осушки углеводородных газов // Материалы XXVI Всероссийского межотраслевого совещания. ОАО «НИПИгазпереработ-ка», Краснодар, 2013. С. 54-56.

9. Бородин А. В. Добыча углеводородного сырья и перспективы интенсификации переработки попутного нефтяного газа // Нефтепереработка и нефтехимия. Москва: ОАО «ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ». 2011. № 4. С. 56-59.

10. Абрамкин С. Е., Душин С. Е. Математическая модель массотеплообменных процессов технологического комплекса абсорбционной осушки газа // Материалы VI научной конференции «Управление и информационные технологии». Санкт-Петербург: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2010. С. 220-224.

11. Бетлинский В. Ю., Жидков М. А., Овчинников В. П. Двухпоточные регулируемые вихревые трубы в промышленных установках очистки и осушки газов // Газовая промышленность. 2008. № 1. С. 72-75.

12. Балавин М. А. Математическое моделирование и оптимизация технологических процессов подготовки газа к транспорту: автореферат диссертации канд. техн. наук. Самара, 2000. 24 с.

13. Жоров Ю. М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии. Москва: Химия. 1978. 376 с.

14. Справочник химика / П. Б. Никольский [и др.]. 2-е изд., перераб. и доп. Ленинград: Химия, 1968. Т. 5. 976 с.

15. ГОСТ 10136-2019. Международный стандарт. Диэтиленгликоль. Технические условия. Введён 2020-05-01. Москва, 2019. 19 с.

Статья поступила в редакцию 24.01.2022; переработанный вариант — 23.02.2022.

Паршуков Андрей Николаевич

к.т.н., доцент; доцент кафедры электроэнергетики Тюменского индустриального университета (625000, Тюмень, ул. Володарского, 38), e-mail: anparshukov@mail. ru.

References

1. Musakaev N. G., Hasanov M. K. Matematicheskoe modelirovanie processa dobychi gaza iz gazogid-ratnoj zalezhi s uchjotom obrazovanija l’da [Mathematical modeling of the process of gas production from a gas hydrate deposit under the formation of ice]. Vestnik Tjum. gos. un-ta: Fiziko-matematicheskie nauki. Informatika. 2014, no. 7, pp. 43-50.

2. Shiljaev M. I., Tolstyh A. V. Modelirovanie processov absorbcii gazov v barbotazhnyh apparatah [Simulation of gas absorption processes in bubbling apparatuses]. Teplofizika i ajeromehanika. 2013, no. 5, pp. 575-586.

3. Abramkin S. E., Dushin S. E. Upravlenie tehnologicheskimi processami gazodobyvaju-shhih kom-pleksov [Control of technological processes of gas production complexes]. Materialy IX VNK «Sis-temnyj sintez i prikladnaja sinergetika» [Materials of the IX VNK «System synthesis and applied synergetics»], Nizhny Arkhyz village, September 24-27, 2019, pp. 430-439.

4. Abramkin S. E., Dushin S. E., Pervuhin D. A. Problemy razrabotki sistem upravlenija gazodobyvajush-himi kompleksami [Problems of development of control systems for gas production complexes]. Izvestija vuzov. Priborostroenie. 2019, vol. 62, no. 8, pp. 685-692.

5. Abramkin S. E., Dushin S. E., Serditov Ju. N. Issledovanie fizicheskih processov v rektifikacionnoj kolonne pri regeneracii dijetilenglikolja 5 [Study of physical processes in a distillation column during the regeneration of diethylene glycol]. Izvestija JuFU. Tehnicheskie nauki. 2018, no. 5, pp. 69-78.

76

A. H. napmyKOB

6. Ismagilov R. N., Abramkin S. E., Dushin S. E. Sostojanie i perspektivy razvitija avtomatizacii ustano-vok kompleksnoj podgotovki gaza na UNGKM [State and prospects for the development of automation of complex gas treatment units at the UNGCF]. Perspektivnye napravlenija razvitija Urengojskogo kompleksa: sb. nauch. tr. OOO «Gazprom dobycha Urengoj». Moscow: Nedra, 2018, pp. 271-281.

7. Bashkirceva N. Ju. Pererabotka prirodnyh gazov: nastojashhee i budushhee [Processing of natural gases: present and future]. Gazovajapromyshlennost’. 2013, no. 6, pp. 86-87.

8. Bodryj A. B. Innovacii v oblasti adsorbcionnoj osushki uglevodorodnyh gazov [Innovations in the field of adsorption drying of hydrocarbon gases]. Materialy XXVI Vserossijskogo mezhotraslevogo soveshhanija. OAO «NlPIgazpererabotka» [Materials of the XXVI All-Russian Intersectoral Conference. OJSC NIPIgazpererabotka], Krasnodar, 2013, pp. 54-56.

9. Borodin A. V. Dobycha uglevodorodnogo syrja i perspektivy intensifikacii perera-botki poputnogo neftjanogo gaza [Production of hydrocarbon raw materials and prospects for intensification of associated petroleum gas processing]. Neftepererabotka i neftehimija. Moscow: OJSC «CNIITENEFTEKHIM». 2011, no. 4, pp. 56-59.

10. Abramkin S. E., Dushin S. E. Matematicheskaja model’ massoteploobmennyh processov tehnolog-icheskogo kompleksa absorbcionnoj osushki gaza [Mathematical model of mass and heat transfer processes of the technological complex for absorption gas dehydration]. Materialy VI nauchnoj kon-ferencii «Upravlenie i informacionnye tehnologii» [Materials of the VI Scientific Conference «Management and Information Technologies»]. St.Peterburg: St.Petersburg Electrotechnical University «LETI», 2010, pp. 220-224.

11. Betlinskij V. Ju., Zhidkov M. A., Ovchinnikov V. P. Dvuhpotochnye reguliruemye vihrevye truby v promyshlennyh ustanovkah ochistki i osushki gazov [Double-flow adjustable vortex tubes in industrial gas cleaning and drying plants]. Gazovaja promyshlennost’. 2008, no. 1, pp. 72-75.

12. Balavin M. A. Matematicheskoe modelirovanie i optimizacija tehnologicheskih processov podgotovki gaza k transportu [Mathematical modeling and optimization of technological processes of gas preparation for transport]: avtoreferat dissertacii kand. tehn. nauk. Samara, 2000, 24 p.

13. Zhorov Ju. M. Modelirovanie fiziko-himicheskih processov neftepererabotki i neftehimii [Modeling of physical and chemical processes of oil refining and petrochemistry]. Moscow: Chemistry, 1978, 376 p.

14. Spravochnik himika [Chemist’s Handbook]. P. B. Nikol’skij [i dr.]. 2-e izd., pererab. i dop. Leningrad: Chemistry, 1968, vol. 5, 976 p.

15. GOST 10136-2019. Mezhdunarodnyj standart. Dijetilenglikol’. Tehnicheskie uslovija [International standard. Diethylene glycol. Specifications.]. Introduced 2020-05-01. Moscow, 2019, 19 p.

Mathematical model of the natural gas absorption technological process Andrey N. Parshukov

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Candidate of technical sciences, Docent, Industrial University of Tyumen (Tyumen, Russia),

anparshukov@mail.ru.

In the paper, a mathematical model of the absorption technological process as an object of management is obtained. This model describes the process of natural gas absorption and is designed to control this process automatically. The model is based on the equations of material and thermal balances. The results of numerical simulation confirm the sensitivity of the process behavior to automatic regulation.

Keywords: natural gas absorption, mathematical model of the absorber, automatic regulation.

Создание программного продукта для моделирования процесса абсорбции

Содержание

 

Введение

. Аналитическая
часть

. Цель и задачи
курсовой работы

. Описание
математических моделей

. Требования к
программному обеспечению

. Структуры данных
и алгоритмы в программе

. Система
ввода-вывода и интерфейс программы

. Основные
дисплейные фрагменты и описание внешнего вида приложения

. План
тестирования и тестовые примеры

Заключение

Введение

1. Аналитическая часть

Объект моделирования представляет собой процесс абсорбции. Абсорбцией
называют процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей
жидкими поглотителями. Этот процесс является избирательным и обратимым.

В промышленности процесс абсорбции используется для разделения
углеводородсодержащих газов на нефтеперерабатывающих установках, извлечение из
коксового газа аммиака и углеводородов, очистки отходящих газов с целью
улавливания ценных продуктов или обезвреживания газосбросов и во многих других
случаях.

В абсорбционных процессах участвую две фазы — газовая и жидкая. Газовая
фаза состоит из непоглощаемого газа-носителя и одного или нескольких
абсорбируемых компонентов. Жидкая фаза представляет собой раствор
абсорбируемого (целевого) компонента в жидком поглотителе. При физической
абсорбции газ-носитель и жидкий поглотитель инертны по отношению к переходящему
компоненту и один по отношению к другому.

Равновесие в процессах абсорбции определяет состояние, которое
устанавливается при весьма продолжительном соприкосновении фаз и зависит от
состава одной из фаз, температуры, давления и термодинамических свойств
компонента и поглотителя.

В качестве графической иллюстрации абсорбера проще всего бы выглядел
барботажный абсорбер с насадкой (рисунок 1). На нём отчетливо видно, где имеют
свои вход и выход газ и жидкость.

Процесс абсорбции касательно данного приложения заключает в себе
поглощение аммиака из воздуха чистой водой. Вода подаётся в абсорбер сверху,
смесь газов снизу. Измеряются расходы газов и воды на входе в абсорбер. Чтобы
вода не стекала по стенкам абсорбера, а более равномерно распределялась по
всему его сечению, в абсорбере находится насадка, которая препятствует протеканию
воды горизонтально вниз. Таким образом, площадь соприкосновения воды и газа
увеличивается, а значит, увеличивается и поглощение аммиака из воздуха.

Рисунок 1 — Графическое представление абсорбера

В качестве примера в программе был взят абсорбер, диаметр и высоту
которого задает сам пользователь. Также пользователь задаёт и высоту насадки. В
абсорбер подаётся газ, который является смесью аммиака и воздуха, а также
чистая вода в качестве поглотителя. В программе реализован только один тип
насадки — керамические кольца 15х15х2 мм, поскольку для данной насадки уже
известно значение удельной площади поверхности насадки.

Результатом поиска аналогичных программных продуктов оказалось их полное
отсутствие в свободном доступе, следовательно, изучить подобные программы не
представлялось возможным. С другой стороны для самостоятельного моделирования
процессов (не только абсорбции) подошли бы следующие прикладные программные
пакеты: MathCAD версии 9.0 или более поздние, Microsoft Office Excel, Model Vision.

2. Цель и задачи курсовой работы

Цель курсовой работы: расчёт характеристик процесса путём обработки
опытных данных в результате работы абсорбера, а также отображение результатов,
которые получатся при варьировании какого-либо входного параметра.

Задачи курсовой работы:

·  определить коэффициент массопередачи, соответствующий заданному режиму
работы установки;

·        рассчитать массу аммиака, которая поглощается в единицу
времени;

·        определить относительную массовую долю поглощенного
компонента в жидкости в нижней части абсорбера;

·        рассчитать среднюю скорость воздуха в абсорбере;

·        рассчитать плотность орошения насадки водой;

·        рассчитать степень поглощения аммиака водой из воздуха;

·        проанализировать влияние изменения температуры на целевые
переменные.

3. Описание математических моделей

Ниже будут представлены две математических модели, которые имеют
непосредственное отношение к процессу абсорбции. Первая модель — используется
студентами в ходе выполнения лабораторных работ на кафедре процессов и
аппаратов при обработке экспериментальных данных. Вторая — для определения
содержания (в массовых долях) целевого компонента в газе наверху аппарата и в
жидкости внизу аппарата, исследовать влияние факторов (температуры, расхода и т.д.)
на степень поглощения целевого компонента.

Обработка опытных данных в программе производится по правилам,
представленным ниже с учётом четырёх допущений:

.   аппарат работает в режиме идеального вытеснения;

2.       расходы фаз постоянны по высоте аппарата;

.        процесс массопередачи происходит в изометрических условиях;

.        физические свойства фаз при изменении состава фаз остаются
неизменными.

Коэффициент массопередачи определяют следующим образом:

,(1)

где:  — масса аммиака, поглощённая в единицу времени;

 — площадь поверхности насадки;

 — средняя движущая сила абсорбции.

Масса аммиака, поглощённая в единицу времени рассчитывается следующим
образом:

(2)

где:  — массовый расход инертного газа;

 — относительная массовая доля поглощаемого компонента в газе
внизу абсорбера;

 — относительная массовая доля поглощаемого компонента в газе
вверху абсорбера.

Массовый расход инертного газа рассчитывается как:

,(3)

где:  — объёмный расход воздуха;

 — плотность воздуха при температуре T опыта.

В свою очередь плотность воздуха при температуре опыта рассчитывается
как:

 , (4)

где:  — плотность воздуха при  (1,293 кг/м³);

 — температура равная нулю градусов по шкале Цельсия в
кельвинах (273 к);

P —
давление в абсорбере;

T —
температура в абсорбере;

 — атмосферное давление (примерно 100кПа).

Площадь поверхности насадки рассчитывают как:

,(5)

где:  — диаметр абсорбера;

 — высота слоя насадки в абсорбере;

 — удельная площадь поверхности насадки.

Средняя движущая сила абсорбции вычисляется следующим образом:

 ,(6)

где:  — разность реальной и равновесной относительных массовых
долей внизу абсорбера;

 — разность реальной и равновесной относительных массовых
долей вверху абсорбера.

Тогда нетрудно предположить следующие две формулы:

(7)

(8)

Поскольку на орошение подают чистую воду, то значения  равны нулю.

Значение  расчитывают из основного уравнения материального баланса:

, (9)

где: L — массовый расход воды, который
рассчитывается по формуле:

 ,(10)

где:  — объёмный расход воды;

 — плотность воды (1000 кг/м³).

Далее следует определить E — коэффициент
пропорциональности (константа Генри), зависящий от температуры, свойств
растворённого газа и поглотителя. С помощью этого коэффициента вычисляют
равновесное содержание аммиака в газовой смеси и рассчитывают движущую силу по
формуле (6). Расчёт константы Генри для аммиака осуществляется следующим
образом:

, (11)

Расчёт равновесного содержания аммиака в газовой смеси рассчитывается по
формуле:

, (12)

где:  — молярная масса аммиака;

 — молярная масса воздуха;

 — парциальное давление газа над раствором в условиях
равновесия, которое определяется как:

. (13)

Среднюю скорость воздуха (на полное сечение абсорбера) рассчитывают по
уравнению расхода воздуха:

 (14)

Плотность орошения насадки водой:

 (15)

Степень поглощения аммиака:

. (16)

Вторая модель выглядит следующим образом:

Уравнение равновесия записывается следующим образом:

, (17)

где m можно представить как:

(18)

где  и  — молярные массы поглотителя и инертного газа
соответственно, кг/моль.

Уравнение материального баланса:

.(19)

Соотношение для определения числа единиц переноса:

, (20)

. (21)

Выражение для определения массовой доли целевого компонента вверху
абсорбера:

 .(22)

На основании вышеизложенной формулы можно найти массовую долю целевого
компонента в поглотителе, выходящем из колонны:

.(23)

Степень поглощения находится по формуле (16).

4. Требования
к программному обеспечению

·  Возможность моделирования процесса абсорбции, просмотр результатов
расчетов, согласно введённым данным;

·        Возможность переносить данные между разными компьютерами
(сохранение и загрузка файла с данными);

·        Отказоустойчивость программного обеспечения;

·        Понятный для пользователя интерфейс;

·        Логичность и последовательно ввода данных в программу;

·        Наличие справки по работе с программой.

5. Структуры
данных и алгоритмы в программе

В процессе разработки программного обеспечения были разработаны 2
собственных класса: CheckValues и Calculations. Все остальные классы для работы
были предоставлены самой средой программирования Microsoft Visual Studio 2010. В таблице 1 представлены переменные, которые
содержатся в классе CheckValues.

Таблица 1

Переменные, содержащиеся в классе CheckValues

Переменная	Тип переменной/тип возвращаемого значения метода	Значение переменной/ описание метода
MAX_ABS_HEIGHT	private const double	Максимальное значение высоты абсорбера в метрах.
MIN_ABS_HEIGHT	private const double	Минимальное значение высоты абсорбера в метрах.
MAX_ADJUTAGE_HEIGHT	private const double	Максимальная высота насадки в м
MIN_ADJUTAGE_HEIGHT	private const double	Минимальная высота насадки в м.
MAX_ABS_DIAMETER	private const double	Максимальный размер абсорбера.
MIN_ABS_DIAMETER	private const double	Минимальный размер абсорбера.
MAX_WATER_CONSUPTION	private const double	Максимальный расход воды.	private const double	Минимальный расход воды.
MAX_GAS_CONSUPTION	private const double	Максимальный расход газа.
MIN_GAS_CONSUPTION	private const double	Минимальный расход газа.
MIN_TEMPERATURE	private const double	Минимальное значение температуры.
MIN_PRESSURE	private const double	Минимальное значение давления.
MIN_PROCENT	private const double	Минимальный процент целевого компонента в смеси.
MAX_PROCENT	private const double	Максимальный процент целевого компонента в смеси.

Методы класса CheckValues
представлены в таблице 2:

Таблица 2

Методы класса CheckValues

Имя	Описание
public bool CheckAbsorber(string height, string adjutage, string diameter)	Метод для проверки данных о параметрах абсорбера.
public bool CheckConsuption(string water, string gas)	Метод для проверки расходов газа и воды.
public bool CheckRegimeParameters(string temperature, string pressure)	Метод для проверки значений режимных параметров.
public bool CheckAmm(string start, string end)	Метод для проверки процентного содержания аммиака в газе и воде.
public bool CheckTemperaturesAndStep(string t1, string t2, string step)	Метод для проверки начальной и конечной температур при анализе и шага.

Данный класс используется для проверки пользователем введённых данных.
Все методы данного класса возвращают тип bool. Если все возвращённые значение являются истиной, то
тогда программа разрешает выполнение расчётов или сохранение данных в
типизированный файл. Класс также содержит в себе значения констант —
минимальных и максимальных значений для входных данных.

Ниже в таблице 3 представлены переменные, которые содержатся в классе Сalculations.

Таблица 3

Переменные, содержащиеся в классе Сalculations

Переменная	Тип переменной/тип возвращаемого значения метода	Значение переменной/ описание метода
diameter	public double	Диаметр абсорбера.
adjutageHeight	public double	Высота насадки в абсорбере.
F	public double	Площадь поверхности насадки.
sigma	public double	Удельная площадь поверхности насадки.
ro	public double	Плотность воздуха при температуре T.
ro0	public const double	Плотность воздуха при температуре T0.
p	public double	Давление в абсорбере.
p0	public const double	Атмосферное давление.
T	public double	Текущая температура в абсорбере.
T1	Начальная температура для исследования.
T2	public double	Конечаная температура для исследования.
TStep	public double	Температурный шаг для исследования.
T0	public const double	Температура в 273 кельвина.
ro_water	public const double	Плотность воды.
G	public double	Массовый расход инертного газа.
V	public double	Массовый расход жидкого поглотителя.
YChertN	public double	Относительная массовая доля целевого компонента в газе внизу абсорбера.
YChertV	public double	Относительная массовая доля целевого компонента в газе вверху абсорбера.
YChertNzvzd	public double	Равновесная относительная массовая доля целевого компонента в газе внизу абсорбера.
y_N	public double	Объёмная доля аммиака до абсорбера в газе.
y_V	public double	Объёмная доля аммиака после абсорбера в газе.
M	public double	Масса аммиака, поглощённая в единицу времени.
L	public double	Массовый расход воды.
E	public double	Коэффициент пропорциональности для аммиака.
X_N	public double	Относительная массовая доля поглощаемого компонента в жидкости внизу абсорбера.
V_water	public double	Объёмный расход воды.
deltaYsr	public double	Движущая сила абсорбции.
massKoeff	public double	Коэффициент массопередачи.
omega	public double	Скорость воздуха в абсорбере.
gamma	public double	Плотность орошения насадки водой.
nu	public double	Степень поглощения аммиака.
resultsOfResearch	public DataTable	Реузльтаты исследований.

Таблица 4

Методы класса Calculations

Описание

private void CalculateF()

Метод для расчёта значения F.

private void CalculateG()

Метод для расчёта значения G.

private void CalculateM()

Метод для расчёта значения M.

private void CalculateL()

Метод для расчёта значения L.

private void CalculateX_N()

Метод для расчёта значения X_N.

private void CalculateE()

Метод для расчёта значения E.

private void CalculateYChertNzvzd()

Метод для расчёта значения YChertNzvzd.

private void CalculateDeltaYsr()

Метод для расчёта значения deltaYsr.

private void CalculateMassKoeff()

Метод для расчёта значения massKoeff.

private void CalculateOmega()

Метод для расчёта значения omega.

private void CalculateGamma()

Метод для расчёта значения gamma.

private void CalculateNu()

Метод для расчёта значения nu.

private double GetYChert(double y)

Метод для пересчета массовых доль аммиака в объёмные доли.

public void StartCalculations()

Метод содержит в себе вызов методов в нужном порядке для
реализации расчетов в программе, не используя режим исследования.

public void StartCalculations2()

Метод содержит в себе вызов методов в нужном порядке для
реализации расчетов в программе, используя режим исследования.

Исходные данные в программу можно вводить двумя способами: либо загрузив
типизированный файл, либо через ввод значений вручную пользователем. В любом
случае взаимодействие пользователя с программой можно представить в виде
следующей UML-диаграммы (Рисунок 2).

           

Рисунок
2 — UML-диаграмма последовательности действий в программе

Рисунок
4 — Последовательность расчётов с варьированием температуры

программный моделирование абсорбция температура

6. Система
ввода-вывода и интерфейс программы

Система ввода-вывода реализована в двух вариантах: ввод данных
пользователем и загрузка данных из типизированного файла. Ниже на рисунке 5
представлено формализованное описание математической модели объекта
исследования.

Рисунок 5 — Формализованное описание математической модели объекта
исследования

Формализованное описание объекта исследования включает в себя следующие
векторы:

Y = f(X,V),

X =
{характеристики абсорбера, расходы, объемные доли аммиака,

давление в абсорбере},

V =
{Температура в абсорбере}.

Исходя из данной модели, можно сформировать требования к содержанию
типизированного файла и объектов интерфейса для ввода. Должно быть введены
следующие данные:

־  высота абсорбера;

־        диаметр абсорбера;

־        высота насадки абсорбера;

־        тип насадки в абсорбере;

־        расход газовой смеси;

־        расход воды;

־        давление в абсорбере;

־        начальная объёмная доля
аммиака в газе;

־        конечная объёмная доля
аммиака в газе;

Также в программу должен быть введен следующий варьируемый параметр:
температура, или же диапазон температур для исследования.

В качестве выходных параметров будут следующие данные:

־  коэффициент массопередачи;

־        скорость поглощения аммиака;

־        относительная массовая доля
аммиака в поглотителе;

־        средняя скорость воздуха в
абсорбере;

־        плотность орошения насадки
водой;

־        степень поглощения аммиака;

Пример типизированного файла формата .abs, содержащего в себе все необходимые данные
представлен ниже.

AbH = 1,8= 1,6= 0,15= 330= 0,02= 0,09= 110000= 310= 0= 0

TSt = 0= 1,4= 0,7

Внешний вид основной формы программы, в которой осуществляется ввод
данных представлен на рисунке 6.

 

7. Основные
дисплейные фрагменты и описание внешнего вида приложения

При запуске программы сначала появляется окно приветствия пользователя
(рисунок 7).

На нём не имеется никаких активных элементов. После этого появляется
основная форма приложения. На данной форме находятся: поля для ввода данных,
подписи к каждому из полей, главное меню программы, схематичное изображение
абсорбера, кнопка для запуска расчётов по текущим исходным данным. Начнём
рассматривать данную форму с пункта главного меню «Файл». Содержание данного
пункта меню представлено ниже на рисунке 8.

Рисунок 7 — окно приветствия программы

Рисунок 8 — Пункты элемента главного меню «Файл»

Как видно из рисунка, в данном пункте содержатся три опции: открыть
исходные данные, сохранить исходные данные, выход.

Пункт Открыть исходные данные предоставляет пользователю
возможность открыть уже существующий файл с данными. Файл обязательно должен
иметь формат *.abs. При выборе
такого файла в диалоговом окне начинается обработка данных файла. Далее может
быть два случая: если с файлом все нормально, и программе удаётся корректно
считать данные из него, то они помещаются в соответствующие поля на главной
форме. В противном случае появится сообщение о том, что файл повреждён.

Пункт Сохранить исходные данные предоставляет пользователю
возможность сохранить текущие исходные данные для использования их в
дальнейшем. Сохраняются данные, которые на данный момент находятся в полях для
ввода.

Пункт Выход завершает работу приложения.

Второй пункт главного меню и его подпункты выглядят так, как показано на
рисунке 9.

Рисунок 9 — Внешний второго пункта главного меню и его подпунктов

Пункт Помощь вызывает справку, которую Вы в данный момент читаете.
Скорее всего, вы попали сюда как раз таким образом, либо просто открыли файл
справки отдельно через Microsoft Word.

Пункт Об авторе вывод информацию о разработчике программного
приложения (то есть обо мне).

Ниже на рисунке 10 представлен внешний вид главной формы приложения.

Рисунок 10 — Внешний вид главной формы приложения

На главной форме имеются следующие поля для ввода данных в программу:

·  высота абсорбера;

·        высота насадки;

·        диаметр абсорбера;

·        расход газообразной смеси;

·        расход воды;

·        давление в абсорбере;

·        температура в абсорбере;

·        начальная объёмная доля аммиака в газе;

·        конечная объёмная доля аммиака в газе.

Также имеется поле для выбора типа насадки, от которой зависит величина
удельной площади поверхности насадки. В программе возможен режим переключения
для исследования изменений результатов при варьировании температуры. При
установлении соответствующей галочки открываются ещё три поля: начальная
температура, конечная температура, температурный шаг.

На форме имеется рисунок, на котором схематично изображен используемый
абсорбер

В зависимости от режима функционирования программы результаты её
выполнения будут представлены в разных видах. В случае, когда мы не используем
диапазоны температур результаты появляются на главной форме приложения. Пример
отображения результатов в этом случае представлены на рисунке 11.

Рисунок 11 — Пример отображения результатов при расчётах без варьирования
температуры

Рисунок 12 — Пример отображения результатов расчётов при варьировании
температуры

По умолчанию в программе стоят значения, некоторые их которых
используются для выполнения лабораторной работы на кафедре процессов и
аппаратов СПбГТИ(ТУ). В программе рассчитываются следующие значения:

.   коэффициент массопередачи (зависит от режима работы абсорбера);

2.       скорость поглощения аммиака водой (целевого компонента жидким
поглотителем);

.        относительная массовая доля аммиака в поглотителе;

.        среднюю скорость воздуха в абсорбере;

.        плотность орошения насадки водой;

.        степень поглощения аммиака водой.

8. План
тестирования и тестовые примеры

Для наглядности работоспособности приложения были проанализированы и
выведены несколько различных случаев. Ниже представлен перечень тестовых
примеров:

־  запуск программы, некорректный ввод
данных;

־        запуск программы, ввод
корректных данных, выходящих за рамки допустимого диапазона;

־        запуск программы, сохранение
некорректных данных;

־        запуск программы, открытие
файла, который не является файлом данных;

־        запуск программы, выполнение
расчётов в первом режиме функционирования;

־        запуск программы, выполнение
расчётов во втором режиме функционирования.

Тестовый пример 1: случай с некорректным вводом данных (рисунок 13).

Действия программы:

Появление сообщения о неверном вводе параметров абсорбера (рисунок 14).

Рисунок 13 — Некорректный ввод данных

Рисунок 14 — Неверный ввод параметров абсорбера

Тестовый пример 2: запуск программы, ввод корректных данных, выходящих за
рамки допустимого диапазона (рисунок 15).

Рисунок 15 — Выход за предел допустимого диапазона значения

Действия программы:

Появление сообщения о неверном вводе объёмных долей аммиака (рисунок 16).

Рисунок 16- Неверный ввод объёмных долей аммиака

Тестовый пример 3: запуск программы, сохранение некорректных данных.

Действия программы:

Результат аналогичный предыдущему случаю (при попытке сохранения долей
аммиака, уходящих за диапазон допустимых значений).

Тестовый пример 4: запуск программы, загрузка некорректных данных
(рисунок 17).

Рисунок 17 — Загрузка не файла с данными

Вывод сообщения о том, что файл повреждён (рисунок 18).

Рисунок 18 — Сообщение о том, что файл повреждён

Тестовый пример 5: запуск программы, выполнение расчётов в первом режиме
функционирования.

Действия программы: выполнение вычислений, отображение результатов на
главной форме (рисунок 19).

Тестовый пример 6: запуск программы, выполнение расчётов во втором режиме
функционирования.

Действия программы: выполнение вычислений, отображение результатов на
форме для второго режима работы (рисунок 20).

Рисунок 19 — Отображение результатов расчёта на главной форме

Рисунок 20 — Отображение результатов на форме для второго режима работы
приложения

 

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы было разработано программное
обеспечение, позволяющее смоделировать процесс абсорбции, а также рассчитать
некоторые значение при обработке экспериментальных данных. Данная программа
может использоваться для:

)   проверки расчётов студентов на кафедре процессов и аппаратов при
выполнении лабораторной работы «Определение коэффициента массопередачи в
процессе абсорбции».

2)      вычислений соответствующих заданию выходных характеристик;

)        анализа работы абсорбера и выходных параметров при варьировании
температуры с определённым шагом.

В дальнейшем приложение можно усовершенствовать, добавив в него
автоматическое варьирование расхода жидкости или массовой доли целевого
компонента в газе внизу аппарата.

Не удалось реализовать должным образом вторую описанную в курсовой работе
модель, поскольку не было ясно откуда берутся некоторые в ней значения. При
попытке самостоятельно вывести целевые формулы они не получались, модель на уже
готовых формулах не представляла адекватных результатов, хотя и была
неоднократно проверена на предмет ошибок.

При разработке программного комплекса были использованы следующие
продукты:

—  ОС
Microsoft Windows XP SP-3 New Year Edition;

—       среда разработки Microsoft Visual Studio 2010
Professional;

—       Microsoft Office Word 2007;

—       Microsoft Office Visio 2007;

—       Microsoft Picture Manager 2003;

—       Opera 11.0;

—       Notepad.exe;

—       HelpNDoc.exe;

—       Paint.exe.

Приложение разрабатывалось на ПК следующей конфигурации:

‒  ЦП: AMD Athlon™ 64 x2 Dual Core Processor 5600+;

‒       ОЗУ: Kingston Hyper DDR2 — 800, 1.5 Gb;

‒       НЖМД: 200 Gb;

Список
использованных источников

1.       Романков
П.Г. Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов и аппаратов
химической технологии Л.: Химия, 1990 г. — 272с.

2.       [Электронный ресурс] / Кафедра АПТО, официальны сайт —
<http://www.gaps.tstu.ru> — режим доступа свободный. — Загл с экрана. —
Яз.рус.

3.       [Электронный ресурс] / Библиотека MSDN —
<http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/ms123401.aspx?ppud=4/> — Режим
доступа свободный. — Загл. с экрана. — Яз. рус.

Приложение А

Руководство пользователя

Программный комплекс моделирования процесса абсорбции и расчёта значениц
при обработке экспериментальных данных

Руководство пользователя

А.В.00001-01 33 01-1

(Компакт-диск)

Листов 3

1. Общие сведения о программном продукте

Название программного продукта «VirtualOS». Версия 1.00. Областью
применения данного продукта является расчет параметров объекта при варьировании
данных для конкретного технологического процесса — абсорбции.

2. Описание установки

Установка данного продукта не требуется. Для работы продукта достаточно
иметь файл запуска.

3. Описание запуска

Запуск осуществляется при обращении к файлу Absob.exe.

4. Инструкция по работе

При запуске программные сначала появляется временное приветствующее окно.
После этого открывается главное окно. В этом окне можно увидеть главное меню, а
также форму для заполнения данными. Меню содержит 2 пункта:

)   «Файл» с подпунктами:

—  Сохранить исходные данные — возможность сохранения исходных данных в файл
с расширением .abs;

—       Загрузить исходные данные — возможность загрузки из файла с
расширением .abs;

—       Выход — завершение работы с приложением.

2) «О программе» с подпунктами:

—  Помощь — вызов справочной системы по продукту;

—       Об авторе — открытие окна с информацией об авторе.

На главной форме присутствуют необходимые поля для заполнения входных
данных и варьируемых параметров. При вводе важно, чтобы значения были
корректными и не выходили за рамки изменений. Также на форме имеется рисунок,
на котором схематично отражены размеры абсорбера, значения размеров меняются
при расчётах. Результаты расчётов отображются либо на главной форме приложения,
либо на дополнительной, в зависимотсти от режима функционирования программы.

5. Сообщения пользователю

В ходе работы с программной пользователь может увидеть следующие
сообщения:

)   «Файл справки не найден» — возникли ошибки, связанные с открытием
файла справки. Чтобы исправить данную ошибку требуется поместить файл справки в
корневой каталог приложения с названием Help.docx.

2)      «Не найден MicroSoft Word 2007. Попробуйте запустить файл справки
вручную через более раннюю версию Microsoft Word.» — На данной машине не
установлен Microsoft Office Word 2007. Требуется либо установить его, либо
открыть файл справки вручную через более раннюю версию, распознающую формат
.doc.

)        «Неверно заданы параметры абсорбера/расходы (или расходы)/ режимные параметры процесса/объёмные
доли аммиака/температуры для пошагового расчёта» — неверно были заданы
соотвествующие параметры. Требуется задать их верно.

)        «Необходимо выбрать тип насадки!!!» — Тип насадки не выбран.
Требуется его выбрать.

)        «Файл поврежден» — пользователь пытался открыть файл, в котором
либо не содержится нужных данных, либо они находится в неправильной
последовательности. Рекомендую открыть файл для проверки через любой текстовый
редактор.

6. Системные требования

—  ОСMicrosoft Windows XP x32;

—       Процессор с частотой 300 МГц;

—       128 Mb ОЗУ:

—       50 Мб свободного места на жестком диске;

—       Microsoft .NET Framework 2.0;

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ АБСОРБЕРА УСТАНОВКИ ОЧИСТКИ ГАЗА
Самофал А.А., студент
В настоящее время добыча серосодержащего природного газа составляет существенную часть от своего объема потребляемого газа. При этом содержание в природном газе Н₂S колеблется в очень широком диапазоне. В виду высокой токсичности и коррозионной активности серосодержащий газ перед подачей потребителю подвергают очистке. Возникающие технические отклонения режимов работы абсорбера приводят к необходимости выработки рекомендаций к действиям операторов.

Выбор процесса очистки газа зависит от многих факторов таких как: состав и параметры сырьевого газа, требуемая степень очистки, область применения товарного газа, наличие и параметры энергоресурсов, отходы производства и т.д.

Широкое применение в промышленности получили процессы химической абсорбции. Они характеризуются высокой степенью очистки газа.

Из абсорбентов широкое применение нашли водные растворы алканоламинов (МЭА, ДЭА, ТЭА, МДЭА).

При исследовании с помощью программного комплекса ХАЙСИС, и применения дополнительного модуля — пакета свойств аминов, было проведено моделирование процессов абсорбции с применением различных абсорбентов и условий изменения производительности по газу, а также изменения концентрации сероводорода в газе. Задачами моделирования было обеспечение требуемого уровня очистки и определение технико-экономических показателей процесса при применении различных типов абсорбентов.

В условиях рыночной экономии и высоких цен на энергоносители решающим фактором при выборе поглотителя является выполнения условия требуемой степени очистки при минимальных эксплуатационных затратах. Большой опыт эксплуатации установок очистки газа показал, что одним из наиболее важных характеристик работы является кратность циркуляции абсорбента.

В результате проведенной работы были определены необходимые расходы и концентрации поглотителей, обеспечивающие требуемую степень очистки при расходе по очищаемому газу — 100 млн. нм³/год:

15% раствор МЭА 9,8 м3/час;

30% раствор ДЭА 10 м3/час;

45% раствор МДЭА 5 м3/час.

Учитывая гораздо меньший объем МДЭА, необходимый для функционирования установки, получаем существенную экономию ресурсов затрачиваемых при работе вспомогательного оборудования.
Работа выполнена под руководством профессора Склабинского В.И.

    Таким образом, вопрос о моделировании абсорберов, т. е. о переносе данных, полученных при испытании моделей, на промышленные аппараты, еще окончательно не решен. Недостаточно изучены также процессы десорбции и абсорбции, сопровождаемой химической реакцией. [c.7]

    Представляют интерес результаты моделирования абсорбера с ситчатыми тарелками (высота переливного порога 0,4 м) для поглощения СОг водным раствором хемосорбента (МЭА, Во = = 3,3 кмоль/м при давлении 9 МПа). В абсорбере диаметром 2,2 м перерабатывается 330 000 м ч газа, содержащего 0,2% (об.) СОг. Для получения остаточного содержания 0,0004% (об.) СОг требуется 26 тарелок при этом степень карбонизации раствора изменяется от 0,179 до 0,694, а температура от 38 до 63,6 °С, расход раствора составляет 583 м /ч. [c.198]

    Моделирование абсорберов и абсорбционного отделения [c.233]

    Моделирование абсорберов и.абсорбционного отделения [c.235]

    Книга представляет собой второе, переработанное издание монографии (первое издание вышло в 1966 г.у, в которой освещаются результаты важнейших работ в области теории и практики абсорбции. В ней изложены физико-химические основы и методы расчета типовых абсорбционных процессов (изотермическая и неизотермическая абсорбция, абсорбция летучими поглотителями, абсорбция из многокомпонентных смесей, хемосорбция, десорбция) описаны основные типы абсорберов (поверхностные, пленочные, насадочные, барботажные, распыливающие аппараты), рассмотрены схемы абсорбционных установок затронуты вопросы моделирования абсорберов. Заключительный раздел монографии посвящен примерам конкретных расчетов абсорбции кратко описано применение ЭВМ для анализа и расчета некоторых абсорбционных процессов. [c.4]

    Таким образом, вопрос о моделировании абсорберов, т. е. [c.5]

    При рассмотрении статики абсорбции даны сведения о равновесии некоторых конкретных систем. В главу Кинетика абсорбции включены краткий обзор различных моделей абсорбции и разделы, посвященные экспериментальному определению коэффициентов массопередачн и моделированию абсорберов. При расчете ступенчатых аппаратов автор отказался от применения понятия Теоретическая тарелка , как не отвечающего современному уровню знаний. Приведены расчеты абсорбции летучим поглотителем и абсорбции с выделением тепла по разработанному автором методу. Расчет десорбции рассмотрен на основе тепловой диаграммы равновесия. Кратко изложены вопросы применения электронно-счетных машин для расчета некоторых абсорбционных процессов. Введена глава, посвященная регулированию работы абсорбционных установок. При написании книги использована Международная система единиц (СИ). [c.8]

    Ниже представлены расчетные данные (табл. 2) по эффективности осушки газа в абсорбере при плотности орошения 15 кг/1000 м и моделированию абсорбера от одной до двух теоретических ступеней контакта и температуре на входе в УКПГ 15 °С (рассматривается летний режим, в зимнее время года температура газа на входе в УПКГ может быть ниже и составляет в среднем 7-12 °С). [c.38]

---