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

Оценка воздействия на окружающую среду и экологическая экспертиза
В начале ХХI века конфликт между деятельностью человека и возможностями природы привел нагрузку на биосферу к критическому пределу. По мнению ученых, если в ближайшие десятилетия не принять ...

Термическое обезвреживание (сжигание) сточных вод
Антропогенное загрязнение окружающей среды в настоящее время уже не компенсируется полностью процессами, происходящими в биосфере. В результате интенсивной деятельности человека происходит ...