 |
|
Расчет адсорберов (примеры)
Пример 1.Определить требуемое количество активного угля, высоту слоя адсорбента и диаметр адсорбера периодического действия для поглощения паров бензина из смеси его с воздухом. Расход паровоздушной смеси 
г = 3450 м3/ч. Начальная концентрация бензина в парогазовой смеси 
= 0,02 кг/м3. Скорость паровоздушной смеси 
г =0,23 м/с, считая на полное сечение аппарата, динамическая активность угля по бензину 
д = 7 % (масс.), остаточная активность после десорбции a0 = 0,8 % (масс.), насыпная плотность угля rн = 500 кг/м3. Продолжительность адсорбции, десорбции, сушки и охлаждения адсорбента составляет τ = 1,45 ч.
Pешение. Количество поглощенного адсорбентом бензина можно определить по уравнению материального баланса:
,
откуда получим количество адсорбента для поглощения бензина за 1,45 ч
кг.
Объем слоя адсорбента равен
м3.
При заданной скорости паровоздушной смеси 
= 0,23 м/с и расходе ее 
= 3450 м3/ч диаметр адсорбера по уравнению расхода должен быть равен:
м.
Высоту слоя адсорбента определим по формуле:
м.
Расчет вертикального адсорбера
Пример 2. Рассчитать вертикальный адсорбер периодического действия для улавливания паров ацетона из воздуха при следующих условиях: объем парогазовой смеси составляет = 2000 м3/ч, температура 
= 20 °С, давление p = 1,013.105 Па (760 мм рт.ст.), скорость газа в сечении аппарата = 0,28 м/с; начальная концентрация паров ацетона 
= 0,01 кг/м3, концентрация паров ацетона в удаляемом воздухе после адсорбера 
= 2.10-4 кг/м3. В качестве адсорбента применяется активный уголь марки АР-А (эквивалентный диаметр зерен сорбента 
= 1,3.10-3 м, пористость сорбента eнас = 0,3).
Решение. Строится изотерма адсорбции и рабочая линия процесса в координатах x-y.
Для расчета координат точек изотермы адсорбции ацетона активным углем АР-А используются данные (табл. 1) по стандартному веществу (бензолу).
Таблица 1
Равновесные данные по адсорбции паров бензола и их смеси с воздухом
на активных углях
| Марка угля | Концентрация бензола, кг/м3 | Марка угля | Концентрация бензола, кг/м3 | ||
в газовой фазе, 
| в твердой фазе, 
| в газовой фазе,
| в твердой фазе,
| ||
| АР-А | 0,854 | 109,0 | СКТ | 0,085 | 60,0 |
| 2,560 | 134,2 | 0,213 | 125,6 | ||
| 5,125 | 139,8 | 0,850 | 174,0 | ||
| 9,390 | 143,0 | 4,270 | 178,0 | ||
| 17,060 | 147,3 | 12,805 | 185,1 | ||
| 25,610 | 151,2 | 17,060 | 188,0 | ||
| 24,400 | 193,4 | ||||
| 25,610 | 198,0 | ||||
| АГ-3 | 0,035 | 75,0 | СКТ-6А | 0,000 | 150,0 |
| 0,427 | 120,0 | 1,000 | 220,0 | ||
| 2,134 | 157,5 | 2,000 | 263,0 | ||
| 4,691 | 170,5 | 4,000 | 276,0 | ||
| 8,540 | 180,0 | 5,000 | 280,0 | ||
| 17,060 | 197,5 | 6,000 | 284,0 | ||
| 25,610 | 215,0 | 8,000 | 285,0 | ||
| 10,000 | 290,0 | ||||
| 16,000 | 296.0 | ||||
| 25,000 | 300,0 | ||||
| 30,000 | 300,0 |
Используя справочные данные (табл. 2), определяется коэффициент аффинности, рассчитываются ординаты фазовой диаграммы y - x.
Таблица 2
Значение коэффициентов аффинности
| Вещество | b | Вещество | b |
| Ацетон | 0,88 | Пентан | 1,12 |
| Бензол | 1,00 | Пропан | 0,78 |
| Бромистый метил | 0,57 | Сероуглерод | 0,70 |
| Бутан | 0,90 | Толуол | 1,25 |
| Бутилацетат | 1,48 | Уксусная кислота | 0,79 |
| Гексан | 1,35 | Хлористый этил | 0,76 |
| Гептан | 1,59 | Хлороформ | 0,86 |
| Дихлорэтан | 1,31 | Хлорпикрин | 1,28 |
| Диэтиловый эфир | 1,09 | Этиловый спирт | 0,61 |
| Метиловый спирт | 0,40 | Четыреххлористый углерод | 1,05 |
| Муравьиная кислота | 0,61 | Циклогексан | 1,03 |
Для определения соответствующих абсцисс фазовой диаграммы используются уравнения
;
,
а также данные по давлению насыщенных паров бензола и ацетона (табл. 3).
Таблица 3