Расчет адсорберов (примеры)

Пример 1. Определить требуемое количество активного угля, высоту слоя адсорбента и диаметр адсорбера периодического дей­ствия для поглощения паров бензина из смеси его с воздухом. Расход паровоздушной смеси _г = 3450 м³/ч. Начальная концентрация бензина в парогазовой смеси = 0,02 кг/м³. Скорость паровоздушной смеси _г = 0,23 м/с, считая на полное сечение аппарата, динамическая ак­тивность угля по бензину _д = 7 % (масс.), остаточная активность после десорбции a₀ = 0,8 % (масс.), насыпная плотность угля _н = 500 кг/м³. Продолжительность адсорбции, десорбции, сушки и охлаждения адсорбента составляет τ = 1,45 ч.

Pешение. Количество поглощенного адсорбентом бензина можно определить по уравнению материального баланса:

,

откуда получим количество адсорбента для поглощения бензина за 1,45 ч

кг.

Объем слоя адсорбента равен

м³.

При заданной скорости паровоздушной смеси = 0,23 м/с и расходе ее = 3450 м³/ч диаметр адсорбера по уравнению расхода должен быть равен:

м.

Высоту слоя адсорбента определим по формуле:

м.

Расчет вертикального адсорбера

Пример 2. Рассчитать вертикальный адсорбер периодического действия для улавливания паров ацетона из воздуха при следующих условиях: объем парогазовой смеси составляет = 2000 м³/ч, температу­ра = 20 °С, давление p = 1,013^.10⁵ Па (760 мм рт.ст.), скорость газа в сечении аппарата = 0,28 м/с; начальная концентрация паров ацетона = 0,01 кг/м³, концентрация паров ацетона в удаляемом воздухе после адсорбера = 2^.10^-4 кг/м³. В качестве адсорбента применяется активный уголь марки АР-А (эквивалентный диаметр зерен сорбента = 1,3^.10^-3 м, пористость сорбента _нас = 0,3).

Решение. Строится изотерма адсорбции и рабочая линия процесса в координатах x-y.

Для расчета координат точек изотермы адсорбции ацетона активным углем АР-А используются данные (табл. 1) по стандартному веществу (бензолу).

Таблица 1

Равновесные данные по адсорбции паров бензола и их смеси с воздухом

на активных углях

Марка угля	Концентрация бензола, кг/м3		Марка угля	Концентрация бензола, кг/м3
	в газовой фазе,	в твердой фазе,		в газовой ­ фазе,	в твердой фазе,
АР-А	0,854	109,0	СКТ	0,085	60,0
	2,560	134,2		0,213	125,6
	5,125	139,8		0,850	174,0
	9,390	143,0		4,270	178,0
	17,060	147,3		12,805	185,1
	25,610	151,2		17,060	188,0
				24,400	193,4
				25,610	198,0
АГ-3	0,035	75,0	СКТ-6А	0,000	150,0
	0,427	120,0		1,000	220,0
	2,134	157,5		2,000	263,0
	4,691	170,5		4,000	276,0
	8,540	180,0		5,000	280,0
	17,060	197,5		6,000	284,0
	25,610	215,0		8,000	285,0
				10,000	290,0
				16,000	296.0
				25,000	300,0
				30,000	300,0

Используя справочные данные (табл. 2), определяется коэффициент аффинности, рассчитываются ординаты фазовой диаграммы y - x.

Таблица 2

Значение коэффициентов аффинности

Вещество		Вещество	
Ацетон	0,88	Пентан	1,12
Бензол	1,00	Пропан	0,78
Бромистый метил	0,57	Сероуглерод	0,70
Бутан	0,90	Толуол	1,25
Бутилацетат	1,48	Уксусная кислота	0,79
Гексан	1,35	Хлористый этил	0,76
Гептан	1,59	Хлороформ	0,86
Дихлорэтан	1,31	Хлорпикрин	1,28
Диэтиловый эфир	1,09	Этиловый спирт	0,61
Метиловый спирт	0,40	Четыреххлористый углерод ­	1,05
Муравьиная кислота	0,61	Циклогексан	1,03

Для определения соответствующих абсцисс фазовой диаграммы используются уравнения

;

,

а также данные по давлению насы­щенных паров бензола и ацетона (табл. 3).

Таблица 3