Задача 1
бензол абсорбер пар масло
Абсорбер для улавливания паров бензола из парогазовой смеси орошается поглотительным маслом с мольной массой 260 кг/кмоль. среднее давление в абсорбере Рабс.=800 мм.рт.ст., температура 40°С. Расход парогазовой смеси 3600 м3/ч (при рабочих условиях). Концентрация бензола в газовой смеси на входе в абсорбер 2% (об.); извлекается 95% бензола. содержание бензола в поглотительном масле, поступающем в абсорбере после регенерации 0,2% (мол.). Расход поглотительного масла в 1,5 раза больше теоретически минимального. Для расчета равновесных составов принять, что растворимость бензола в масле определяется законом Рауля. При концентрациях бензола в жидкости до х=0,1 кмоль бензола/кмоль масла равновесную зависимость Y*=f(х) считать прямолинейной.
Определить:
1) Расход поглотительного масла в кг/ч;
2) Концентрацию бензола в поглотительном масле, выходящем из абсорбера;
3) Диаметр и высоту насадочного абсорбера при скорости газа в нем (фиктивной) 0,5 м/с и высоте единицы переноса (ВЕТТ) hоу=0,9 м;
4) Высоту тарельчатого абсорбера при среднем к.п.д. тарелок 0,67 и расстояние между тарелками.
1. Концентрация бензола в поглотителе на выходе из абсорбера и расход поглотительного масла
Массу паров бензола (Б), переходящего в процессе абсорбции из газовой смеси (Г) в поглотитель (М) за единицу времени, находят из уравнения материального баланса:
,
где L, G – расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, кг/с; - конечная и начальная концентрация бензола в поглотительном масле, кг Б/кг М; - начальная и конечная концентрация бензола в газовой фазе, кг Б/кг Г выразим составы фаз, нагрузки по газу и жидкости в выбранной для расчета размерности:
; ,
Где ρ0у – средняя плотность парогазовой смеси при нормальных условиях. Принимаем плотность парогазовой смеси равной плотности коксового газа, ρ0у=0,44кг/м3.
Пересчитаем объемные концентрации в массовые. Пересчитаем объем парогазовой смеси для нормальных условий.
V0=Р·V·Т0/(Т·Р0)=800·3600·273/(313·740)=3394,5 м3/ч, что соответствует 3394,5/22,4=151,54 кмоль/ч и 3394,5·0,44=1493,6 кг/ч. Таким образом, ун=67,89 м3/ч=3,031 кмоль/ч=236,4 кг/ч=15,8% (по массе); при 95% поглощении ук=0,93% (по массе)
Получим:
кг Б/кг Г
кг Б/кг Г
моль Б/кг М
Для перевода объемной мольной концентрации в относительную массовую воспользуемся формулой:
МА=260 кг/кмоль, ρ - плотность поглотительного масла, примем 900 кг/м3
кг Б/кг М
Расход поглотительного масла L принят в 1,5 раза больше минимального Lmin:
Отсюда:
,
где - концентрация бензола в жидкости, равновесная с газом начального состава. По условию задачи зависимость равновесной концентрации прямолинейна и равна 0,1 кмоль Б/кмоль Г.
Расход инертной части газа:
G=V0(1-уоб)·(ρ0у–ун),
Где уоб – объемная доля бензола в газе, равная 2%, то есть 0,02 м3 Б/ м3 Г
G=3394,5·(1-0,02)·(0,44-0,0093)=1432,77 кг/с
Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту:
М=G·()=1432,77(0,56-0,0216)=771,4 кг/с
Расход поглотителя:
L=М/()=771,4/(0,067-0,00002)=11516,8 кг/с
Соотношение расходов фаз, или удельный расход поглотителя:
l=L/G=11516,8/1432,77=8,04 кг/кг
2. Диаметр и высота насадочного абсорбера
Фиктивная скорость газа в абсорбере известна ω=0,5 м/с
V=3600 м3/ч=1 м3/с
м
Выбираем стандартный диаметр обечайки абсорбера d=1,6 м.
Выбираем регулярные насадки фирмы Зульцер Хемтех удельная поверхность σ=235 м2/м3, свободный объем ε=0,9 м3/м3, эквивалентный диаметр dэ=0,015 м, насыпная плотность 490 кг/м3, число штук на 1 м3 52 000.
Плотность орошения (скорость жидкости) рассчитывают по формуле:
U=L/(ρхS),
где S – площадь поперечного сечения абсорбера, м2.
U=11516,8/3600/900/0,785/1,6=1,77·10-3 м3/(м2·с)
При недостаточной плотности орошения и неправильной организации подачи жидкости поверхность насадки может быть смочена не полностью. ............
