та газової суміші,.
Молярний витрата інертного газу визначається по рівнянню/4 /:
, (3.7)
де ун - вихідна концентрація СО2 в газовій суміші,;
G - молярний витрата інертного газу,.
З умови завдання ун=0,02
.
Концентрацію СО2 на виході з абсорбера yк,:
, (3.8)
де j - ступінь вилучення, j=0,95 (із завдання).
.
Величини yк, yн перерахуємо у відносні за формулою (3.3) Yк=0,001001, Yн=0,020408.
Для визначення молярного витрати СО2 M , який поглинається, служить наступне рівняння/4 /:
. (3.9)
.
Визначення витрати поглинача СО 2 з газової суміші.
Для визначення мінімального молярного витрати чистого поглинача L хв служить наступне рівняння:
, (3.10)
де X * к - рівноважна відносна концентрація СО2 у воді на виході з апарату,; Хн - вихідна відносна концентрація СО2 у воді,.
Рівноважну відносну концентрацію СО2 у воді на виході з апарату визначимо по лінії рівноваги (додаток 2). Для протиточних абсорберів X * к=f (Yн). За графіком максимально можлива концентрація СО2 у воді при умовах абсорбції становить X * к=3,34? 10-4.
Т.к. в реальному процесі абсорбції використовується не мінімальний витрата поглинача, а дещо більший (для прискорення процесу), то необхідно перерахувати мінімальний витрата поглинача на робочий витрата L з урахуванням коефіцієнта надлишку поглинача/4, стор. 375/
, (3.11)
де a - коефіцієнт надлишку поглинача, приймаємо рівним 1,5. З збільшенням витрати поглинача (тобто зі збільшенням коефіцієнта надлишку поглинача) знижуються допустимі швидкості газу в апараті, за якими знаходять його діаметр. Тому слід вибирати таке співвідношення між розмірами абсорбційного апарату і витратою поглинача, при якому розміри апарату будуть оптимальними/1, стор. 438 /.
Визначення робочої концентрації СО 2 в поглиначі на виході з абсорбера.
Для визначення робочої концентрації служить рівняння:
(3.12)
Побудова робочої лінії абсорбції СО 2 і визначення числа одиниць переносу.
За отриманими значеннями концентрацій будується графік (додаток 2) і визначається число одиниць перенесення, необхідних для здійснення процесу абсорбції.
За графіком методом вписування сходинок визначається число одиниць перенесення. Воно дорівнює 5,6.
3.3 Визначення робочої швидкості газу і діаметра апарату
Для розрахунку діаметра абсорбера служить наступне рівняння:
, (3.13)
де Vсм - об'ємна витрата газової суміші при умовах абсорбції,
wраб - робоча швидкість газової суміші по апарату,
Граничну швидкість газу, відповідну режиму емульгування (вважаючи на повний переріз колони), можна визначити по рівнянню/4, стор. 380 /:
, (3.14)
де mx - в'язкість поглинача при температурі в абсорбере, мПа? с;
rx, Rу - щільності відповідно рідкої і газоподібної фаз,;
s - питома поверхня,;
e - вільний об'єм,;
L, G - витрати фаз,
При виборі розмірів насадки слід враховувати, що чим більше розміри її елемента, тим вище допустима швидкість газу (і відповідно - продуктивність апарата) і нижче його гідравлічний опір. Загальна вартість абсорбера з насадкою з елементів великих розмірів буде нижче за рахунок зменшення діаметра апарату. При виборі насадки необхідно враховувати допустиму втрату тиску в насадці. При роботі під підвищеним тиском втрата його істотного значення не має і в даному випадку переважніше безладно завантажені насадки, зокрема, кільця внавал. Тому вибираємо керамічні кільця Рашига 50? 50? 5/3, стор. 448 /, для яких у=87,5, е=0,785.
Для визначення щільності газу при температурі, відмінній від нормальної, служить наступне рівняння:
, (3.15)
де r0 - щільність газу при 273К, для повітря дорівнює 1,293/4 /; Т - температура процесу, ° C.
Щільність вуглекислого газу при нормальних умовах дорівнює 1,98/4 /, а при умовах абсорбції
Щільність газоповітряної суміші вважаємо за середньої концентрації CO2 в апараті
(3.16)
Аналогічно розрахуємо молекулярну масу газової суміші
Щільність рідкої суміші при температурі 293 К (вмістом діоксиду вуглецю у воді нехтуємо) дорівнює rx=998/4 /.
mx=1? 10-3 Па? с при температурі 20 ° C/4 /.
Переведемо молярний витрата газової та рідкої суміші в масовий
, (3.17)
де G - масова витрата,...
