Определение числа теоретических тарелок графическим методом в процессе абсорбции

решения задачи для определения числа единиц переноса (числа контактных устройств) и соответственно габаритов абсорбера.
Это задание можно выполнить в электронном варианте.

воздуха паров этилового спирта водой. Рассчитать расход поглотителя-воды (м³/ч), если расход газовой смеси в рабочих условиях составляет 5000 м³/ч с конц-цией паров эт.спирта 5% (ун), степень улавливания α = 94%, концентрация паров этилового спирта в воде на входе в абсорбер Xн = 0, а на выходе составляет n = 72% от максимально возможной в данных условиях, то есть от равновесной с входящим газом.
Скорость газа в абсорбере w = 0.6 м/с.
Коэф-нт массопередачи Кх= 0.7 кмоль эт.сп./(м2·ч кмоль эт.сп./ кмоль воды).
Коэффициент смачивания насадки φ = 0.88.
В кач-ве насадки исп-ся керамические кольца Рашига 25*25*3, давление в колонне Р = 0.19 МПА, температура 20°С.
Уравнение линии равновесия имеет вид: Y* = 10X,
где Y* – равновесная конц-ция паров эт. спирта, кмоль/кмоль воздуха; X – концентрация ацетона, кмоль / кмоль воздуха.
Дать принципиальную схему абсорбера и фазовую диаграмму Y-X.

этилового спирта в составе газовой смеси расчёте на 1 час:

Построение рабочей линии и линии равновесия.
Уравнение линии равновесия: Y* = 10·Х
Для построения рабочей линии процесса абсорбции необходимо определить координаты точек А и В, характеризующих состав газовой и водной фаз на входе и выходе из абсорбера.

где VM – молярный объём газа, кмоль/м3.

Относительная мольная доля паров этилового спирта в газовой смеси на выходе из адсорбера:

в) Содержание этилового спирта в поглотителе-воде при входе в абсорбер по условию задачи составляет Хв = 0.

г) Находим координату Хн.
По условию задачи координата Хн, т.е. конц-ция эт.спирта в поглотителе на выходе из абсорбера составляет n = 72% от равновесной с входящим газом. Поэтому необходимо сначала найти равновесную с входящим газом концентрацию Х*..

мольная доля этилового спирта составляла Yн = 0,0526, то:

Следовательно,

Таким образом координаты точек А и В составляют:
А (0; 0,00316) и В (0,00379; 0,0526)

На основе полученных данных строим линию равновесия и рабочую линию процесса АВ (рис.1), а также схему абсорбера для противоточной абсорбции (рис. 2).

в абсорбер и выходе из него:

∆Yн = Yн –

∆Yв = Yв – Y*в = 0.00316 – 0 = 0.00316

= 0.0526 – 0.0379 = 0,0147

5. Из уравнения массопередачи

при условии, что Ку = Кх/10, рассчитаем площадь контакта фаз в адсорбере F, необходимую для обеспечения перехода требуемого количества газа в жидкую фазу:

Средняя движущая сила в абсорбере при прямой линии равновесия определяется как среднелогарифмическая по формуле:

Ку = Кх /m

колец формата 25*25*3 удельная поверхность насадки δ = 204 м2/м3.

6. Рассчитаем габариты адсорбера:
поскольку F = Hн· S · δ · ψ,
где Hн – высота насадки колец Рашига;
S – площадь сечения абсорбера;
δ – удельная поверхность насадки ,
Ψ – коэффициент смачивания = 0.88,
то можно записать:

Vн = Hн · S =

– объём насадки,

где Vн – объём слоя колец Рашига, необходимый для создания данной поверхности F при коэффициенте смачивания

сечения абсорбера S:

где V – расход газовой смеси, м³/ч
w – линейная скорость газового потока (м/с).
Для цилиндрического абсорбера площадь сечения определяется из площади круга:

Откуда определяем диаметр абсорбера:

1800

? определяем из уравнения:

отсюда следует:

(кмоль В/кмоль А)

Поэтому расход воды L составит:

Выводы: для проведения процесса абсорбции необходимо использовать насадку с диаметром D = 1,72 м и высотой Нн = 82,8 м, при этом расход поглотителя-воды составит 93, 06 м3/час.

где Мэт.сп. - расход поглощаемого компонента ; М(С2H5OH)= 19,13 кмоль/ч; Мв = 18 кг/кмоль (Н2О) Xн = 0.00379– конечная концентрация этилового спирта в воде на выходе из абсорбера (отн.мольн.доли – кмоль А/кмоль В).