МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Северский технологический институт – филиал

федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский ядерный университет «мифи» (сти нияу мифи)

Содержание

3

4

1 Цель расчета 4

2 Данные для расчета 4

Введение 3

1 Цель расчета 4

2 Данные для расчета 4

3 Материальный расчет абсорбера 4

4 Определение средней движущей силы процесса 7

5 Определение скорости инверсии фаз и рабочей скорости газовой смеси 8

6 Расчет поверхности массопередачи 9

7 Конструктивный расчет 13

Заключение 15

Литература 16

Приложение А. Эскиз насадочного абсорбера………………….…..…..……....17

Введение

Абсорбция – поглощение газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями, называемыми абсорбентами.

Возможность осуществления процесса абсорбции основывается на растворимости газов в жидкостях. Процесс абсорбции является избирательным и обратимым, что дает возможность применять его не только с целью получения растворов газов в жидкостях, но также и для разделения газовых или паровых смесей.

После избирательной абсорбции одного или нескольких компонентов из газовой или паровой смеси проводят десорбцию – выделение этих компонентов из жидкости – и таким образом осуществляется разделение. Регенерированный абсорбент вновь возвращается на абсорбцию.

Аппаратурно-технологическое оформление процессов сравнительно просто, поэтому процессы абсорбции широко используются в технике.

В зависимости от способа создания поверхности фазового контакта аппараты можно подразделить на три основные группы:

а) аппараты, в которых поверхностью фазового контакта является поверхность жидкости, растекающейся по специальной насадке;

б) аппараты, в которых поверхность фазового контакта создается потоками газа (пара) и жидкости;

в) аппараты, в которых поверхность фазового контакта создается путем разбрызгивания жидкости.

К первой группе абсорберов относятся аппараты со смоченной насадкой, которые выполняются в виде цилиндрической колонны, заполненной насадочными телами (насадочные колонны). Наличие насадки позволяет значительно увеличить поверхность контакта газа и жидкости.

Целью данной работы является расчет насадочного абсорбера.

1 Цель расчета

Целью расчета является закрепление теоретических выводов и расчетно-практических рекомендаций по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» и их приложение к конкретному расчету насадочного абсорбера.

2 Данные для расчета

Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные

Газовая смесь	ацетон  воздух
Поглотитель	вода
Производительность по газу,	0,6
Концентрация газа , % объем.	12
Степень поглощения φ, %	93
Коэффициент избытка поглотителя β	1,4
Уравнение линии равновесия

3 Материальный расчет

Материальный расчет сводится к определению конечной концентрации ацетона в воздухе, выходящего из абсорбера и конечной концентрации ацетона в воде, вытекающего снизу из абсорбера.

Уравнение материального баланса по потокам имеет вид:

(1)

Поскольку начальные и конечные массовые расходы равны, то уравнение материального баланса по распределяемому компоненту запишется:

(2)

где - массовый расход воздуха в газовой смеси, кмоль/с;

- массовый расход воды, кмоль/с;

- начальная концентрация ацетона в воздухе, снизу, при входе в абсорбер, определяемая по формуле:

(3)

где - начальная концентрация газа, %.

Подставим полученные значения в формулу (3), получим:

- конечная концентрация ацетона в воздухе, выходящего из абсорбера, определяемая по формуле:

(4)

где - начальная концентрация газа, %.

Подставим полученные значения в формулу (4), получим:

- начальная концентрация в воде, подаваемой наверх абсорбера;

- конечная концентрация ацетона в воде, вытекающего снизу из абсорбера, определяемая по формуле:

(5)

где - коэффициент избытка поглотителя;

- равновесная концентрация ацетона в воде, кмоль/кмоль, определяемая по формуле:

(6)

Подставим полученные значения в формулу (6), получим:

Тогда по формуле (5), будем иметь:

По уравнению Менделеева-Клапейрона, с помощью пропорции определяем производительность по газовой смеси при температуре 20°C:

В результате получим:

(7)

Подставим полученные значения в формулу (7), получим:

Определим объемные расходы ацетона и воздуха по уравнениям:

(8)

Подставим полученные значения в формулу (8), получим:

Определим массовые расходы ацетона и воздуха по уравнениям:

(9)

Подставим полученные значения в формулу (9), получим:

Определяем количество ацетона, перешедшего из газовой фазы в жидкую, из уравнения материального баланса, рассчитываемой по формуле (2):

(10)

Подставим полученные значения в формулу (10), получим:

Из уравнения материального баланса определяем расход воды, определяемый по формуле (2):

(11)

Подставим полученные значения в формулу (11), получим:

Строим на x–y диаграмме изображенной на рисунке 1 равновесную (по уравнению ) и рабочую линию (по точками).

Таблица 2- Данные для построения кривой равновесия

X	0	0,047
Y	0	0,011

Рисунок 1 – Фазовая диаграмма

Таким образом, в результате материального баланса были определены конечная концентрация ацетона в воздухе, выходящего из абсорбера, и конечная концентрация ацетона в воде, вытекающего из абсорбера (смотри рисунок 1).