Задача 1
бензолабсорбер пар масло
Абсорбер для уловлюванняпари бензолу з парогазової суміші зрошується поглинювальним маслом з мольноймасою 260 кг/кмоль. середній тиск в абсорбері Р абс. = 800мм.рт.ст., температура 40 В° С. Витрата парогазової суміші 3600 м 3 /год (приробочих умовах). Концентрація бензолу в газовій суміші на вході в абсорбер 2%(Об.); витягується 95% бензолу. вміст бензолу в поглинальну маслі,поступающем в абсорбері після регенерації 0,2% (мол.). Витрата поглотительногомасла в 1,5 рази більше теоретично мінімального. Для розрахунку рівноважнихскладів прийняти, що розчинність бензолу в олії визначається законом Рауля.При концентраціях бензолу в рідині до х = 0,1 кмоль бензолу/кмоль масла рівноважнузалежність Y * = f (х) вважати прямолінійною.
Визначити:
1)Витратапоглотительного масла в кг/год;
2)Концентраціюбензолу в поглинальну маслі, що виходить з абсорбера;
3)Діаметр і висотунасадочного абсорбера при швидкості газу в ньому (фіктивної) 0,5 м/с і висотіодиниці переносу (Ветта) h оу = 0,9 м;
4)Висотутарілчастого абсорбера при середньому к.к.д. тарілок 0,67 і відстань міжтарілками.
1. Концентраціябензолу в поглиначі на виході з абсорбера і витрата поглинального масла
Масу парів бензолу (Б),переходить у процесі абсорбції з газової суміші (Г) в поглинач (М) заодиницю часу, знаходять з рівняння матеріального балансу:
,
де L, G - витративідповідно чистого поглинача і інертною частини газу, кг/с; - кінцева і початковаконцентрація бензолу в поглинальну маслі, кг Б/кг М; - початкова та кінцеваконцентрація бензолу в газовій фазі, кг Б/кг Г висловимо склади фаз, навантаження по газу і рідини в обраній для розрахункурозмірності:
;,
Де ПЃ 0у -середня щільність парогазової суміші при нормальних умовах. Приймаємощільність парогазової суміші рівною щільності коксового газу, ПЃ 0у = 0,44 кг/м 3 .
Перерахуємо об'ємніконцентрації в масові. Перерахуємо обсяг парогазової суміші для нормальнихумов.
V 0 = Р В· V В· Т 0 /(Т В· Р 0 ) = 800.3600.273/(313 В· 740) = 3394,5м 3 /год, що відповідає 3394,5/22,4 = 151,54 кмоль/год і3394,5 В· 0,44 = 1493,6 кг/ч. Таким чином, у н = 67,89 м 3 /год = 3,031кмоль/год = 236,4 кг/год = 15,8% (по масі); при 95% поглинанні у до = 0,93% (помасі)
Отримаємо:
кг Б/кг Г
кг Б/кг Г
моль Б/кг М
Для перекладу об'ємноїмольной концентрації в відносну масову скористаємося формулою:
М А = 260кг/кмоль, ПЃ - щільність поглотительного масла, приймемо 900 кг/м 3
кг Б/кг М
Витрата поглотительногомасла L прийнятий в 1,5 рази більше мінімального L min :
Звідси:
,
де - концентрація бензолув рідині, рівноважна з газом початкового складу. За умовою задачізалежність рівноважної концентрації прямолінійна і дорівнює 0,1 кмоль Б/кмоль Г.
Витрата інертного частинигазу:
G = V 0 (1-у про ) В· (ПЃ 0у -у н ),
Де у про -об'ємна частка бензолу в газі, що дорівнює 2%, тобто 0,02 м 3 Б/м 3 Г
G = 3394,5 В· (1-0,02) В· (0,44-0,0093) = 1432,77кг/с
Продуктивністьабсорбера по поглинає компоненту:
М = G В· () = 1432,77 (0,56-0,0216) = 771,4кг/с
Витрата поглинача:
L = М/() = 771,4/(0,067-0,00002) = 11516,8кг/с
Співвідношення витрат фаз,або питома витрата поглинача:
l = L/G = 11516,8/1432,77 = 8,04кг/кг
2. Діаметр і висотанасадочного абсорбера
Фіктивна швидкість газу вабсорбері відома П‰ = 0,5 м/с
V = 3600 м 3 /год = 1м 3 /з
м
Вибираємо стандартнийдіаметр обичайки абсорбера d = 1,6 м.
Вибираємо регулярні насадкифірми Зульцер Хемтех питома поверхня Пѓ = 235 м 2 /м 3 ,вільний об'єм Оµ = 0,9 м 3 /м 3 , еквівалентний діаметр d е. = 0,015м, насипна щільність 490 кг/м 3 , число штук на 1 м 3 52000.
Щільність зрошення(Швидкість рідини) розраховують за формулою:
U = L/(ПЃ х S),
де S - площапоперечного перерізу абсорбера, м 2 .
U = 11516,8/3600/900/0, 785/1, 6 = 1,77 В· 10 -3 м 3 /(м 2 В· с)
При недостатнійщільності зрошення і неправильної організації подачі рідини поверхнюнасадки може бути змочена не повністю. Існує деяка мінімальнаефективна щільність зрошення U min , вище якої всю поверхнюнасадки можна вважати змоченою. Для насадок абсорберів ця величина будедорівнює:
U min = а В· q еф ,
де q еф = 0,022 В· 10 -3 м 2 /с - ефективна лінійна щільність зрошення
U min = 235.0, 022.10 -3 = 5,17 В· 10 -3 м 3 /(м 2 В· с)
Умова задовольняється ікоефіцієнт змоченою насадки П€ приймемо рівним 1.
Поверхня массопередачиможе бути знайдена з основного рівняння масопередачі:
,
де К х До у - Коефіцієнти масопередачі відповідно по рідкій і газовій фазі, кг/(м 2 В· с) поверхня контакту фаз в абсорбері при плівковому режиміроботи можна виразити також через висоту одиниці переносу (СЄП):
F = Н н В· S В· Пѓ В· П€,
де Н н -висота шару насадки, м; S - площа поперечного перерізу апарата; Пѓ -питома поверхня сухий насадки, м 2 /м 3 ; П€ -коефіцієнт змоченою насадки, безрозмірний.
Н н = h оу В· n оу ,
де h оу -висота одиниці переносу; n оу - загальне число одиниць переносу.
h оу = G/(К у В· S В· Пѓ В· П€),
звідки:
До у = G/(h оу В· S В· Пѓ В· П€)
Пѓ = 235 м 2 /м 3 ,S = ПЂD 2 /4 = 2,01 м 2 ; П€ = 1
До у = 1432,77/(0,9 В· 2,01 В· 235.1) = 3,37кг/(м 2 В· з В· кг/кг Г)
Рушійна сила вВідповідно до основним рівнянням масопередачі може бути виражена в одиницяхконцентрацій як рідкої, так і газової фаз. Для випадку лінійної рівноважноїзалежності між складами фаз, приймаючи модель ідеального витіснення впотоках обох фаз, визначимо рушійну силу в одиницях концентрацій газової фази
,
де і - велика і меншарушійні сили на вході потоків в абсорбер і на виході з нього, кг Б/кг Г.
В даному випадку:
;,
де і - концентрації бензолув парогазової суміші, рівноважні з концентраціями в рідкій фазі (поглиначі)відповідно на виході і вході в абсорбер.
= 0,56-0,158 = 0,402 кг Б/кг Г
= 0,0216-0,0093 = 0,0123 кг Б/кг Г
кг Б/кг Г
м 2
Н н = F/(S В· Пѓ В· П€) = 2048,1/(2,01 В· 235.1) = 4,34м
Кількість одиницьпереносу:
n оу = Н н /h оу = 4,34/0,9 = 4,8 ≈ 5шт.
Уточнена висотанасадки:
Н н = 5.0, 9 = 4,5 м
Відстань між днищемабсорбера і насадкою і від верху насадки до кришки абсорбера вибирають вЗалежно від зрошуваного пристрої, приймемо ці відстані рівними 1,4 і 2,5 м. тоді висота абсорбера буде дорівнює
Н в = 4,5 +1,4 +2,5 = 8,4м
3. Висота терельчатогоабсорбера
Визначення висотитарілчастого абсорбера проводяться по рівнянню:
Н т = (n-1) h,
де n - число тарілок вколоні; h -...
