Расчет адсорбера периодического действия (124127)

Посмотреть архив целиком

10



Расчет адсорбера периодического действия для улавливания паров толуола из воздуха


Решение. Ординаты и абсциссы точек изотермы толуола вычисляются по формулам (1) и (2):


(1)

(2)


где a1* и a2* - концентрации адсорбированных бензола и толуола, кг/кг;

V1 и V2 – молярные объемы бензола и толуола в жидком состоянии, м3;

p1 и p2 – парциальное давление паров бензола и толуола, мм рт. ст;

pS-1 и pS-2 – давление насыщенных паров бензола и толуола при 20°С, мм рт. ст.;

T1 и Т2 - абсолютная температура бензола и толуола при адсорбции (в данном случае Т1 — Т2 = 293° К);

β - коэффициент аффинности.

Молярный объем бензола:


м3/кмоль.


Молярный объем толуола:


м3/кмоль.


Коэффициент аффинности:


.


На изотерме бензола берем ряд точек



Первая точка: a1* = 0,25 кг/кг; p1 = 8 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:





Вторая точка: a1* = 0,30 кг/кг; p1 = 57 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:






Третья точка: a1* = 0,15 кг/кг; p1 = 1 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:






Четвертая точка: a1* = 0,28 кг/кг; p1 = 20 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:






Пятая точка: a1* = 0,20 кг/кг; p1 = 2,5 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:



откуда



Шестая точка: a1* = 0,26 кг/кг; p1 = 10 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:



откуда



Седьмая точка: a1* = 0,22 кг/кг; p1 = 3,5 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:




откуда



Вычислив ординаты и абсциссы всех точек, полученные данные, сводим в табл. 1.


Таблица 1

Изотерма бензола

Изотерма толуола

a1*, кг/кг

p1, мм рт. ст

a2*, кг/кг

p2, мм рт. ст

0,15

0,20

0,22

0,25

0,26

0,28

0,30

1

2,5

3,5

8

10

20

57

0,15

0,20

0,22

0,25

0,26

0,28

0,30

0,12

0,37

0,55

1,48

1,94

4,46

15,65


По найденным точкам строим изотерму толуола для 20 ºС.



Определим с помощью изотермы статическую активность угля по толуолу при концентрации паро-воздушной смеси

Предварительно необходимо рассчитать парциальное давление, соответствующее по формуле (3):


(3)



По диаграмме абсциссе p0 = 1,4 мм рт. ст. соответствует ордината a0* = 0,248 кг/кг.


Количество активного угля на одну загрузку составляет:



Диаметр адсорбера вычисляется из равенства:



откуда



Так как на изотерме точка, соответствующая исходной концентрации паро-воздушной смеси находится в первой (прямолинейной) области, то продолжительность процесса вычисляется по формуле (4):


(4)


где

скорость газового потока;

H = 0,75 – высота слоя угля;

b – функция, определяемая по табл. 8-3 (стр. 448, [1]) для



значение b = 1,84;

βу – коэффициент массопередачи, который вычисляется по формуле (5):


(5)


Находим кинематический коэффициент вязкости воздуха. Так как по рис. VI (стр. 607, [1]) μ = 0,018 · 10-3 н · сек/м2, то


м2/сек.


Тогда:



Диаметр частицы угля dз = 0,004 м, и значит



Скорость следовательно:



Коэффициент диффузии при 0 ºС для системы толуол – воздух:


м2 = 0,197 · 10-4 м/сек.


Для температуры 20 ºС коэффициент диффузии вычисляется по формуле:


м2/сек.


После подстановки получим объемный коэффициент массопередачи:


сек -1.


Определяем продолжительность процесса:



τ = 622 = 3844 сек = 64 мин = 1,07 ч.


Определим количество паро-воздушной смеси, проходящей через адсорбер за 64 мин:


м3.


По данным на проектирование, за один период через адсорбер должно пройти 2200 м3. Следовательно, диаметр адсорбера следует увеличить:



Необходимо также увеличить количество активированного угля на одну загрузку:


кг.


Список используемой литературы


1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособие. 6-е изд., доп. и перераб. Л.: Химия, 1964. 634 с.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию/Под ред. Ю.И. Дытнерского 2-ое изд. доп. и перераб.- М/Химия. 1991 г.

3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник, 9-е изд. доп. и перераб. – М.:Химия, 1978. 783 с.

4. Кузнецов А.А. Расчеты основных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов. – М.:Химия, 1983. – 233 с.

5. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Государственное изд-во физико-математической литературы «Физматгиз». 1963. 708 с. с ил.



Случайные файлы

Файл
CBRR1922.DOC
161096.rtf
4516-1.rtf
48094.rtf
21768-1.rtf