Рассчитать адсорбционную установку периодического действия, работающую по четырехфазному циклу, для улавливания паров примеси (хлороформ) из воздуха активным углем марки СКТ при следующих условиях:
расход паровоздушной смеси V=88000 м3/ч;
температура паровоздушной смеси t=140С;
атмосферное давление 735 мм.рт.ст=98100 Па;
начальная концентрация примеси в воздухе ун=0,0090 кг/м3;
допустимая концентрация примеси за слоем адсорбента ук=0,00040 кг/м3;
тип аппарата – кольцевой адсорбер;
принять, что сопротивление массопередаче сосредоточено в газовой фазе.
Решение
В кольцевом адсорбере толщина слоя адсорбента определяется размерами концентрических решеток, заключающих угольную шихту. Принимаем для последующего расчета установку, состоящую из двух параллельно работающих адсорберов со следующими размерами концентрических решеток: Dнар=3 м; Dвн=1,6 м. Высота решеток Н=6 м. Тогда высота (толщина) слоя адсорбента Нсл= (3,0-1,6)/2=0,7 м. Объемный расход паровоздушной смеси, подаваемой в один адсорбер, составит: 88000/2=44000 м3/ч.
Эта высота значительно превышает высоту работающего слоя (зоны массопередачи), что исключает возможность проскока адсорбтива. Высота слоя, большая высоты зоны массопередачи, определяет только его гидравлическое сопротивление и продолжительность стадии адсорбции.
Высота решеток, обеспечивающая сечение, через которое проходит исходная смесь, определяется производительностью аппарата и скоростью газового потока.
Для последующего технологического расчета адсорбера строим изотерму адсорбции заданного процесса в координатах Х-У.
Для расчета координат точек изотермы адсорбции хлороформа активным углем СКТ используем данные по стандартному веществу (бензолу, табл. 1).
Таблица 1 – Координаты точек изотермы адсорбции бензола активным углем СКТ
х1, кг/м3 у1, кг/м3
60,0 0,000085
125,6 0,000213
174,0 0,000850
178,0 0,004270
185,1 0,012805
188,0 0,017060
193,4 0,024400
198,0 0,025610
Используя справочные данные, определяем коэффициент аффинности и рассчитываем ординаты фазовой диаграммы.
Для определения соответствующих абсцисс фазовой диаграммы используем следующие формулы:
х2=х1∙1β;
lgу2=lgун2-β∙Т1Т2∙lgун1у1,
где β - коэффициент аффинности; β=0,86 (хлороформ);
х1, х2 - значения абсцисс изотерм стандартного вещества (бензола) и заданного (хлороформ);
ун1, ун2– концентрации поглощаемого компонента в газовой фазе, соответствующие условиям насыщения, кг/м3;
Т1, Т2 – температуры стандартного и заданного веществ, К;
Значения ун1, ун2 рассчитываем, согласно заданию, по формуле:
ун =P∙МR∙T
где Р – давление насыщенного пара стандартного (заданного) вещества при температуре Т;
М – молекулярная масса извлекаемого компонента, кг/моль; М (CHCl3)=119,5·10-3 кг/кмоль.
По справочной диаграмме находим, что при 140С (287 К) давление насыщенного пара бензола составляет 55 мм.рт.ст (7331,5 Па), хлороформа – 150 мм.р.т.ст (19995 Па).
ун1=7331,5∙119,5∙10-38,31∙287=0,367кгм3
ун2=19995∙119,5∙10-38,31∙287=1кгм3
Тогда уравнения для расчета координат точек фазовой диаграммы примут следующий вид:
х2=х1∙10,86;
lgу2=lg1-0,86∙293287∙lg0,367у1
Результаты расчетов обобщены в табл
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
