3.2 Определение расхода поглотителя
Плотность токсичного компонента, кг/м3:
,
где индекс А - токсичный компонент (см. в п. 2 задания);
МА - молярная масса токсичного компонента, кг/кмоль;
t - температура процесса абсорбции,0С;
-
молярный объем (при нормальных условиях
=22,4 л/моль).
В прил. 2 представлены формулы для пересчета концентраций вещества в жидкой фазе. Формулы справедливы и для газовой фазы с заменой обозначений сред и индексов.
Начальная массовая доля для токсичного компонента в газовой фазе,
кгА /кг(А+В):
, (2)
где yА- мольная доля токсичного компонента (см. в п. 5 задания),
кмольА/кмоль (А+В);
Мсм - молярная масса смеси, кг/кмоль.
Молярная масса смеси, кг/кмоль:
, (3)
где Мв - инертная часть газовой среды поглотителя, кг/кмоль;
yВ - мольная доля газообразного компонента, кмольА/кмоль (А+В).
,
,
(4)
,
.
Плотность газовой смеси равна, кг/м3 (А+В):
, (5)
где
- массовая доля газообразного компонента
в смеси, определяемая по формуле (4),
кгА/кг(А+В);
-
плотность токсичного компонента, кг/м3;
-
плотность газового компонента,
кг/м3.
Если
заданы температуры процесса, отличные
от температуры, соответствующей
нормальным условиям (0 0С),
необходимо привести
и
к температуре, отличной от 0 0С.
Начальная мольная доля токсичного компонента в жидкой фазе (вверху абсорбера), кмоль А/кмоль (А+С):
. (6)
Мольный расход поглощенного компонента, кмоль А/ч:
, (7)
где
-
объемный расход очищаемой смеси, м3/с
(см. п. 1 задания);
сn - степень извлечения токсичного компонента, % (см. п. 6 задания).
Относительная мольная доля токсичного компонента в газовой фазе в начале процесса, кмольА/кмоль В:
. (8)
Относительная мольная доля токсичного компонента в газовой фазе в конце процесса, кмольА/кмоль В:
. (9)
Объемный расход при нормальных условиях, м3/ч:
. (10)
Массовый расход при нормальных условиях, кг В/ч:
.
(11)
Мольный расход, кмольА/ч:
.
(12)
Задаемся удельным расходом абсорбента, кгС/кгВ:
,
(13)
следовательно,
,
здесь
- массовый расход чистого абсорбента
или воды, кгС/ч.
Массовая доля токсичного компонента в абсорбенте в конце процесса (внизу аппарата), кмольА/кмольС :
,
(14)
где Mс - молярная масса воды или абсорбента, кг/кмоль.
3.3. Построение рабочий линии и линии равновесия
Строим в осях УХ рабочую линию абсорбции: точка А(Хн;Ун) - начало процесса, точка В(Хв;Ув) - окончание процесса (рис. 2). На этом же чертеже наносим линию равновесия:
, (15)
где m - коэффициент распределения.
, (16)
Е - коэффициент Генри, Па
Рсм - общее давление процесса, Па.
Находим значение равновесной концентрации токсичного компонента в газовой фазе в начале процесса в относительных мольных долях, кмольА/кмольВ:
.
(17)
Движущая сила абсорбции внизу аппарата, кмольА/кмольВ:
. (18)
Движущая сила абсорбции вверху аппарата, кмольА/кмольВ:
. (19)
Средняя движущая сила, кмольА/кмольВ:
. (20)
Принимаем рабочую (фиктивную) скорость газа Wо, м/с, в расчете на пустое сечение аппарата, чтобы отношение
, (21)
где W0 - скорость движения потока в свободном сечении аппарата, м;
- порозность слоя
(доля пустот в слое насадки). Порозность
слоя находится (см. приложение 3) для
заданного типа насадки.
. (22)