Определение молярного расхода компонентов газовой смесиСтр 1 из 7Следующая ⇒
Определение условий равновесия процесса Определяем равновесные концентрации сероводорода в воде. Если поглощается труднорастворимый газ, то расчет равновесных концентраций ведут по закону Генри: , (4.1) где Õ – давление в абсорбере, Па; E – константа растворимости, Па; x* – равновесная концентрация H2S в воде, ; у – концентрация H2S в воздухе, . E = 0,3394×106 мм рт. ст. = 49,108×106 Па при температуре абсорбции 17 °С. , (4.2) Начальная мольная концнтрация H2S рассчитывается по формуле , (4.3) где ун – содержание H2S в смеси в массовых долях . Начальная мольная доля H2S рассчитывается по формуле , (4.4) Пересчет в массовую концнтрацию производится по формуле , (4.5) где М – молекулярные массы H2S и N2, кг/кмоль , Величины равновесных концентраций в жидкости достаточно рассчитать для диапазона значений концентраций в газовой фазе от нуля до величины, которая в
1,2-1,5 раз превышает начальную концентрацию абсорбтива. Для упрощения расчетов материального баланса необходимо сделать пересчет абсолютных концентраций в относительные. Связь между относительной концентрацией и абсолютной выражается следующей формулой : , (4.6) , (4.7) где у – абсолютная концентрация H2S в газовой фазе, ; Y – относительная концентрация H2S в газовой фазе, ; x – абсолютная концентрация H2S в жидкой фазе, ; X – относительная концентрация H2S в жидкой фазе, ; х=
Расчёт материального баланса
Определение молярного расхода компонентов газовой смеси Пересчитаем объемный расход при нормальных условиях (T0=273K, P0=1,013×105 Па) в объемный расход при условиях абсорбции (Т=290К, Р=0,25×106 Па). , (4.8) где Vсм0 – расход при нормальных условиях, . . Для удобства дальнейших расчетов переведем объемный расход газовой смеси в молярный. , (4.9) где Vсм0 – объемный расход газовой смеси, ; Gсм – молярный расход газовой смеси, . Молярный расход инертного газа определяется по уравнению : , (4.10) где ун – исходная концентрация H2S в газовой смеси, ; G – молярный расход инертного газа, . Из условия задания ун=0,428 . Концентрацию H2S на выходе из абсорбера yк, : , (4.11) где j – степень извлечения, j=0,92 (из задания). . Величины yк, yн пересчитаем в относительные по формуле (3.6). Yк= , Yн=0.428 . Для определения молярного расхода H2S M, который поглощается, служит следующее уравнение: . (4.13) . 4.2.2 Определение расхода поглотителя H2S из газовой смеси Для определения минимального молярного расхода чистого поглотителя Lмин служит следующее уравнение: , (4.14) где X*к‑ равновесная относительная концентрация H2S в воде на выходе из аппарата, ; Хн ‑ исходная относительная концентрация H2S в воде, . Равновесную относительную концентрацию H2S в воде на выходе из аппарата определим по линии равновесия, изображенной рисунке 4.1. Для противоточных абсорберов X*к=f(Yн). По графику максимально возможная концентрация H2S в воде при условиях абсорбции составляет X*к=4,4311×10 . Т.к. в реальном процессе абсорбции используется не минимальный расход поглотителя, а несколько больший (для ускорения процесса), то необходимо пересчитать минимальный расход поглотителя на рабочий расход L с учетом коэффициента избытка поглотителя: , (4.15) где a ‑ коэффициент избытка поглотителя, принимаем равным 1,3. С увеличением расхода поглотителя (т. е. с увеличением коэффициента избытка поглотителя) снижаются допустимые скорости газа в аппарате, по которым находят его диаметр. Поэтому следует выбирать такое соотношение между размерами абсорбционного аппарата и расходом поглотителя, при котором размеры аппарата будут оптимальными.
4.2.3 Определение рабочей концентрации H2S в поглотителе на выходе из абсорбера Для определения рабочей концентрации служит уравнение: (4.16)
4.2.4 Построение рабочей линии абсорбции H2S и определение средней движущей силы По полученным значениям концентраций строится график (рисунок 4.1) и определяется средняя движущая сила процесса абсорбции. Движущая сила массопередачи в соответствии с уравнением массопередачи может быть выражена в единицах концентраций, как жидкой так газовой фаз. Движущая сила в единицах концентраций газовой фазы определяется по формуле : (4.17) где ΔYб и ΔYм- большая и меньшая движущие силы на входе потоков в абсорбер и на выходе из него, кгH2S/кг смеси (Рисунок 4.1.). Рисунок 4.1 – Равновесная линия процесса абсорбции
В данном примере (4.18) (4.19) где Y*Xн и Y*Xк – концентрации H2S в исходном газе , равновесные с концентрациями в воде, соответственно на выходе из него (см Рис.3.1.). , ,
= 4,5744*10-3, .
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|