4.2 Расчет материального баланса

4.2.1 Определение молярного расхода компонентов газовой смеси. Пересчитаем объемный расход при нормальных условиях (T₀=273K, P₀=1,01310⁵ Па) в объемный расход при условиях абсорбции (Т=291 К, Р=0,710⁶ Па).

505\* MERGEFORMAT (.)

где V_см0 – расход при нормальных условиях, м³/ч.

Согласно заданию V_см0=5200 м³/ч= 1,444 м³/с.

.

Для удобства дальнейших расчетов переведем объемный расход газовой смеси в молярный [2] (42):

606\* MERGEFORMAT (.)

где G_см ‑ молярный расход газовой смеси, кмоль/с.

Молярный расход воздуха определяется по уравнению [2] (43):

707\* MERGEFORMAT (.)

где у_н ‑ исходная концентрация брома в газовой смеси, кмоль(брома)/ кмоль(газ. смеси);

G ‑ молярный расход воздуха, кмоль/с.

Из условия задания у_н=0,09 кмоль(брома)/кмоль(газ.смеси):

Определим по [2] (44) концентрацию на выходе из абсорбера y_к, кмоль(брома)/кмоль(газ. смеси):

808\* MERGEFORMAT (.)

где  – степень извлечения, =0,94 (из задания).

Величины y_к, y_н пересчитаем в относительные по формуле (3.3). Получим

Для определения молярного расхода брома M, который поглощается, служит следующее уравнение [2] (45):

909\* MERGEFORMAT (.)

4.2.2 Определение расхода поглотителя брома из газовой смеси. Для определения минимального молярного расхода чистого поглотителя L_мин служит следующее уравнение [2] (46):

10010\* MERGEFORMAT (.)

где X*_к – равновесная относительная концентрация брома в воде на выходе из аппарата, кмоль(брома)/кмоль(воды);

Х_н – исходная относительная концентрация брома в воде, кмоль(брома)/кмоль(воды).

Равновесную относительную концентрацию брома в воде на выходе из аппарата определим по линии равновесия представленной на рисунке 4.2. Равновесная начальная концентрация брома в воде при условиях абсорбции равна X*_к=0,0023 кмоль(брома)/кмоль(воды).

Подставив численные значения в формулу (3.10), получим:

Т.к. в реальном процессе абсорбции используется не минимальный расход поглотителя, а несколько больший (для ускорения процесса), то необходимо пересчитать минимальный расход поглотителя на рабочий расход L с учетом коэффициента избытка поглотителя [2] (47):

11011\* MERGEFORMAT (.)

где  ‑ коэффициент избытка поглотителя.

_{Принимаем коэффициент избытка поглотителя равным α=2,3.}

4.2.3 Определение рабочей концентрации брома в поглотителе на выходе из абсорбера. Для определения рабочей концентрации служит уравнение [2] (48):

12012\* MERGEFORMAT (.)

4.2.4 Построение рабочей линии абсорбции брома и определение числа единиц переноса. По полученным значениям концентраций строится рабочая линия процесса (рисунок 3.2).

Движущая сила может быть выражена в единицах концентрации как жидкой, так и газовой фаз. Для случая линейной равновесной зависимости между составами фаз, принимая модель идеального вытеснения в потоках обеих фаз, определим движущую силу в единицах концентраций газовой фазы [1] (5.7):

13013\* MERGEFORMAT (.)

где ΔY_б и ΔY_м – большая и меньшая движущие силы на входе потоков в абсорбер и на выходе из него, кмоль(аммика)/кмоль(воздуха).

О

к Рисунок 4.2 – Рабочая линия процесса

По рисунку 4.2 определим, что ΔY_б=0,016 кмоль(брома)/ кмоль(воздуха), а ΔY_м=5,4∙10^-3 кмоль(брома)/кмоль(воздуха). Подставим полученные значения в формулу (4.14) и определим движущую силу процесса:

По рисунку 4.2 определим теоретическое число тарелок. В данном случае оно равно n=10.