Решение задачи по абсорбции

Условия задачи:

Рассчитать диаметр и высоту насадки абсорбера для улавливания из воздуха ацетона водой. Рассчитать также расход поглотителя в м3/ч, если расход газовой смеси в рабочих условиях 6000 (м3/ч) с концентрацией ацетона 8 (%, объемн.), степень улавливания составляет 90 (%). Концентрация ацетона в воде на входе в абсорбер Хн = 0, а на выходе составляет 71 % от максимально возможной в данных условиях, т.е. от равновесной с входящим газом. Уравнение линии равновесия имеет вид Y* = 1,68X

, где Y[кмоль А/кмоль воздуха], X [кмоль А/кмоль В]. Скорость газа в абсорбере 1,1 (м/с), коэффициент массопередачи 0,3 [кмоль А/(м2×ч×кмоль А/кмоль В)], коэффициент смачиваемости насадки φ = 0,88. В качестве насадки используются керамические кольца Рашига размером 25х25х3, давление в колонне 0,2 (МПа) и температура 20 оС. Дать принципиальную схему абсорбера и фазовую диаграмму Y-X.

Решение:

1. Приведём расход газовой смеси к нормальным условиям:

2. Определим количество (расход) паров ацетона в составе газовой смеси расчёте на 1 час:

Где VM – молярный объём газа, кмоль/м3.

3. Построение рабочей линии и линии равновесия.

Для построения рабочей линии процесса абсорбции необходимо определить координаты точек А

и В

, характеризующих состав газовой и водной фаз на входе

и выходе

из абсорбера.

а

) Содержание паров ацетона во входящем воздухе (в отн. мольных долях) составляет:

б

) Относительная мольная доля паров ацетона в газовой смеси на выходе из адсорбера:

в

) Содержание ацетона в поглотителе-воде при входе в абсорбер по условию задачи составляет Хв=0.

г) Находим координату Хн.

По условию задачи координата Хн, т.е. концентрация ацетона в поглотителе на выходе из абсорбера составляет n = 71% от равновесной с входящим газом. Поэтому необходимо сначала найти равновесную со входящим газом концентрацию Х*.

Т.к. уравнение линии равновесия Y* =1,68·Х

и при входе в абсорбер отн. мольная доля ацетона составляла Yн = , то:

Следовательно,

Таким образом координаты точек А

и В

составляют:

А

(0; 0,08695) и В

(0,03674; 0,008695)

На основе полученных данных строим линию равновесия и рабочую линию процесса АВ

, а также схему абсорбера для противоточной абсорбции:

Построение рабочей линии АВ

и линии равновесия ОС:

Схема движения абсорбата и абсорбента в абсорбере:

4. Найдём среднюю движущую силу процесса по газовой фазе ∆Yср на входе в абсорбер и выходе из него:

Средняя движущая сила в абсорбере при прямой линии равновесия определяется по формуле:

5. Из уравнения массопередачи:

при условии, что Ку = Кх/1,68, рассчитаем площадь контакта фаз в адсорбере F, необходимую для обеспечения перехода требуемого количества газа в жидкую фазу.

Площадь контакта в абсорбере создаётся с помощью керамических колец Рашига. Для колец формата 25х25х3,удельная поверхность насадки δ = 204 м2/м3.

Другое по теме

Популяция и ее признаки. Классификация природных ресурсов
Все взаимосвязано со всем - гласит первый экологический закон. Значит, и шага нельзя ступить, не задев, а порой и не нарушив чего-либо из окружающей среды. Каждый шаг человека по обычной лу ...

Влияние мусоросжигательных заводов на окружающую среду
Такое опасное производство, как мусоросжигательный завод (далее МСЗ), не может, по чисто техническим причинам, быть безотходным. Выбросы МСЗ охватывают все обычные для промпредприятий отходы ...