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
Влияние токсических химических веществ на здоровье человека
В результате научно-технической революции возросли и
расширились взаимосвязи между населением и окружающей средой. Хозяйственная
деятельность человека, особенно в последние десятилетия, прив ...
Современные биотехнологии, используемые для охраны окружающей среды
В настоящее время человечество стоит перед проблемой экологического кризиса, т.е. такого состояния среды обитания, при котором вследствие произошедших в ней изменений среда обитания оказывается неприг ...