3.2.3 Химический состав насыщенного абсорбента, поступающего из верхней части абсорбера в нижнюю.
Водный раствор МДЭА содержит в растворенном и химически связанном состояниях. Поглощение в абсорбере сероводорода раствором МДЭА описывается следующими стехиометрическими уравнениями химических реакций
где
Константы химического равновесия в форме, принятой в литературе [8, c. 246], имеют вид:
В квадратные скобки заключены количества молей веществ.
С учетом давления в аппарате и протекания реакций в растворе константы равновесия можно записать так [9, c. 265]:
где р – давление в аппарате, МПа;
-
общее число молей реагирующей смеси;
-
разность чисел молей продуктов и исходных
реагентов в реакциях (1) – (2).
Константа химического равновесия связана с изменением стандартного изобарного потенциала [10, c. 230]:
где
- изменение стандартного изобарного
потенциала для j
– ой реакции, кДж/моль;
Расчеты констант химического равновесия осуществляются при температуре насыщенного абсорбента T = 321 К и давлении p = 1,2 МПа.
Изменение изобарного потенциала реакции рассчитывается по уравнению [10, c. 232]:
где
-
изменение энтальпии образования,
кДж/моль;
- изменение энтропии
реакции,
.
Изменение изобарного потенциала для реакции (1) равно:
при этом
где
- энтальпии образования веществ, кДж/моль;
энтропии
веществ,
.
Числовые значения энтальпии образования и энтропии веществ для реакций (1)-(2) приведены в табл. При этом энтальпии и энтропии для соединений, содержащих радикал R, рассчитаны суммированием стандартных энтальпий и энтропий для элементов, входящих в состав соединений.
Таблица - Стандартные
энтальпии H0
образования и энтропии S0
при температуре t
= 25
[10]
Элемент, соединение, ион |
H0,
|
S0,
|
Элемент, соединение, ион |
H0, |
S0, |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
-51,036 |
219,592 |
|
2,805 |
22,190 |
|
42,118 |
183,746 |
|
133,382 |
595,338 |
|
142,3 |
192 |
|
513,587 |
798,528 |
|
-20,160 |
205,776 |
|
493,114 |
715,212 |
|
377,4 |
181 |
|
-17,668 |
-61,126 |
Тогда
Аналогично
рассчитаны числовые значения величин
Подстановка числовых значений величин в уравнение для расчета изменения изобарного потенциала дает:
Тогда
Число киломолей
,
полученных по реакции (1), следует
обозначить через
и для расчета равновесного превращения
пользоваться следующей схемой (в
дальнейшем ее запись опускается):
Реакция:
;
Число киломолей:
- в исходной смеси: 3
- в равновесной
смеси:
- всего в равновесной
смеси:
Разность чисел
киломолей:
Тогда в соответствии
с найденным уравнением для константы
химического равновесия
можно
записать:
Значение
определяется методом подбора;
Уравнение для
расчета
имеет вид:
Значение
определяется методом подбора;
Для получения в количестве кмоль/ч по реакции (1):
необходимо знать количество прореагировавших веществ.
Количество исходного равно:
По реакции (1) прореагировали вещества в количествах:
Получено по реакции (1):
или
После реакции (1) в насыщенном абсорбенте остаются непрореагировавшими:
Для получения в количестве 2 кмоль/ч по реакции (2):
необходимо знать количество прореагировавших веществ.
По реакции (2) прореагировали вещества в количествах:
Получено по реакции (2):
После реакции (2) в насыщенном абсорбенте остаются непрореагировавшими:
С учетом содержания остаточного в абсорбенте количество , растворенное в насыщенном абсорбенте равно:
Расчет состава насыщенного абсорбента, выводимого с верхней части аппарата, дан в таблице
Таблица - Расчет состава насыщенного абсорбента, выводимого с верхней части аппарата
Компонент |
Мольная масса |
Количество |
Содержание |
|
|||
|
кмоль/ч |
масс. доли |
мольн. доли |
||||
|
18 |
10380 |
576,36 |
0,5891 |
0,8989 |
16,181 |
|
|
119 |
6677,1 |
56,11 |
0,3789 |
0,0874 |
10,408 |
|
|
34 |
244,3 |
7,18 |
0,0138 |
0,0112 |
0,381 |
|
|
272 |
198 |
0,73 |
0,0112 |
0,0011 |
0,308 |
|
|
153 |
119,1 |
0,78 |
0,0067 |
0,0012 |
0,185 |
|
|
16 |
0,15 |
0,01 |
|
|
0,0002 |
|
|
30 |
0,35 |
0,01 |
|
|
0,0005 |
|
|
- |
17619 |
641,48 |
1 |
1 |
27,465 |
|
