Дано. Количество разделяемой газовой смеси V = 12 м3/с

Определяем количество поглощаемого хлороводорада по формуле:
GHCl=V∙yнач∙MHCl∙α22.4
Где,
yнач - начальная концентрация в газовой смеси
MHCl - молекулярная масса
α - коэффициент извлечения
22,4 – объем, занимающий 1 кмоль газа
Начальная концентрация в газовой смеси определяется по формуле
yнач=ун-MHClун-MHCl+100-ун-Mвозд
где,
ун- - начальная концентрация в смеси
MHCl - молекулярная масса
Mвозд – 29 кг/моль
yнач= 836,6836,6+100-836,6=0,220,22+2,51=0,08 кмоль НСl/кмоль смеси
Коэффициент извлечения рассчитывается по формуле:
α=ун--ук-ун-
α=8-08=1
Тогда количество поглощаемого хлороводорода равно :
GHCl=12∙0,08∙36,5∙122,4=35,0422,4=1,56кгс
Расход абсорбента определяется по формуле :
L=GHCl∙εxk-*-xн-=1,56∙0,940,0845-0=17,35кгс
где,
xk-* - конечная концентрация хлороводорода в абсорбенте
xн- - начальная концентрация хлороводорода в абсорбенте
Конечная концентрация в абсорбенте определяеться по формуле:
xk-*=MHCl∙xk*MН2О∙(1-xk*)=36,5∙0,0418∙(1-0,04)=1,4617,28=0,0845кгкг
Где, xk* - мольная доля в абсорбенте
xk*=yнач∙РК
Где, К- коэффициент Генри для водных растворов
xk*=0,08∙150,3297,3=0,04кмолькмоль
Действительная концентрация хлороводорода в абсорбенте на выходе из абсорбера составит:
XK-=GHClL=1.5617.35=0.09кгкг
Определение движущей силы колонны
Движущая сила процесса внизу колонны определяется по формуле:
∆Рн=РнHCl-Pн*HCl=12,024-11,89=0,134 кПа
Где,
РнHCl - парциальное давление хлороводорода на входе в систему
Pн*HCl - парциальное давление хлороводорода в газе, равновесном с жидкостью, вытекающей из абсорбента
Парциальное давление хлороводорода на входе в абсорбент определяется по формуле:
РнHCl=yнач∙Р=0,08∙150,3=12,024 кПа
Конечная концентрация хлороводорода в жидкости, выражается лв мольных долях, определятся по выражению:
xk=XK-MHClXK-MHCl+1MH2O=0.0936.50.0936.5+118=0.00250.0025+0.06=0.04кмолькмоль
Парциальное давление хлороводора, равновесно с жидкостью, вытекающей из абсорбента, определяется по формуле:
Pн*HCl=К∙xk=297,3∙0,04=11,89 кПа
Определение движущей силы вверху колонны
Движущая сила процесса вверху колонны определяется по формуле:
∆Рв=РвHCl-Pв*HCl
Где,
РвHCl - парциальное давление хлороводорода в газе, выходящем вверху из абсорбера
Pв*HCl - парциальное давление хлороводорода в равновесном с водой газе
Парциальное давление хлороводорода в газе, выходящем вверху из абсорбера определяется по выражению :
РвHCl=yк∙Р=0,29∙150,3=43,6кПа
yк взято из задачи 2=0,29
Так как на орошение абсорбента подается читая вода, то Pв*HCl = 0, отсюда:
∆Рв=0,29 кПа
Среднюю движущую силу вычисляем по формуле:
∆Рср=∆Рн-∆Рв2,3∙ln∆Рн∆Рв=-0,156-0,78=0,2кПа
Дано
Удельная поверхность f =335 м2/м3
Свободный объем Vcв=0,77м3
Эквивалентный диаметр dэ = 0,009м
Определяем рабочую скорость газа
w=0.60.85w0
Скорость газа соответствующая возникновению режима эмульгирования w0 рассчитывается по уравнению:
lgw02∙f∙ρy∙μx0.16g∙Vcв3∙(ρx-ρy)=0,022-1,75(LGy)0.25∙(ρyρx-ρy)0.125
lgw02∙335∙1,86∙0,80.169,81∙0,773∙(1000-1,86)=0,022-1,75(17,3516,9)0.25∙(1,861000-1,86)0.125
lgw02∙601,254471,7=-0,778
0,6=0,13w02
w02=4,6
ω0=2,15
μx - вязкость воды при рабочих условиях
ρy - средняя плотность газовой фазы при рабочих условиях
ρx - плотность воды при рабочих условиях
L - расход абсорбента
Gy - расход газа
Средняя плотность определяется по формуле:
ρy=ρсмср∙Т0∙РТ∙Р0=1,86
ρсмср - средняя плотность газовой смеси при рабочих условиях
Т0 - 273 К
Р0 – 101300 Па
Рассчитываем конечную концентрацию хлороводорода в газовой смеси:
ук=0,29
Средняя концентрация хлороводорода определяется по формуле:
увоздHCl=1-усрHCl=0,67
Средняя плотность газовой смеси определяется по формуле:
ρсмср= ρHCl∙усрHCl+ρвозд∙увоздср=МHCl22,4∙усрHCl+Мвозд22,4∙усрвозд=1,41кгм3
Средняя молекулярная масса рассчитывается по формуле
Мср=МHCl∙усрHCl+Мвозд∙усрвозд=31,475кгкмоль
Расход газа определяется по формуле
Gy=V∙Мср=16.9кгс
Вязкость газовой смеси при рабочих условиях
μу=μсмМHClμHCl∙усрHCl+Мвоздμвозд∙усрвозд=0,017∙10-3Па∙с
Тогда рабочая скорость газа равна
w=1,52
Расход смеси при рабочих условиях определяется по формуле
V-=V∙Т∙Р0Т0∙Р=0,59м3с
Определяем диаметр абсорбата
Dk-=0,7м
Действительная скорость потока газа
Принимаем стандартную колону Dк=2200мм
ωд=(Dk-Dк)2∙ω=0,16 м/с
Определяем плотность орошения по формуле
U=LρжS
U=Lρж∙1∙Dк2=0,0039 м3м2ч
Коэффициент массопередачи рассчитывается по формуле:
К∆р=11βу+φβх
βу - коэффициент массопередачи для газа
βх - коэффициент массопередачи для жидкости
φ - коэффициент распределения
Коэффициент распределения определяется по формуле:
φ=К∙Мводρвод=297,3∙181000=5,35
Коэффициент массопередачи со стороны газа определяется по формуле