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. ............
