3.2 Определение расхода поглотителя

Плотность токсичного компонента, кг/м³:

,

где индекс А - токсичный компонент (см. в п. 2 задания);

М_А - молярная масса токсичного компонента, кг/кмоль;

t - температура процесса абсорбции,⁰С;

- молярный объем (при нормальных условиях =22,4 л/моль).

В прил. 2 представлены формулы для пересчета концентраций вещества в жидкой фазе. Формулы справедливы и для газовой фазы с заменой обозначений сред и индексов.

Начальная массовая доля для токсичного компонента в газовой фазе,

кгА /кг(А+В):

, (2)

где y_А- мольная доля токсичного компонента (см. в п. 5 задания),

кмольА/кмоль (А+В);

М_см - молярная масса смеси, кг/кмоль.

Молярная масса смеси, кг/кмоль:

, (3)

где М_в - инертная часть газовой среды поглотителя, кг/кмоль;

y_В - мольная доля газообразного компонента, кмольА/кмоль (А+В).

,

, (4)

,

.

Плотность газовой смеси равна, кг/м³ (А+В):

, (5)

где - массовая доля газообразного компонента в смеси, определяемая по формуле (4), кгА/кг(А+В);

- плотность токсичного компонента, кг/м³;

- плотность газового компонента, кг/м³.

Если заданы температуры процесса, отличные от температуры, соответствующей нормальным условиям (0 ⁰С), необходимо привести и к температуре, отличной от 0 ⁰С.

Начальная мольная доля токсичного компонента в жидкой фазе (вверху абсорбера), кмоль А/кмоль (А+С):

. (6)

Мольный расход поглощенного компонента, кмоль А/ч:

, (7)

где - объемный расход очищаемой смеси, м³/с (см. п. 1 задания);

с_n - степень извлечения токсичного компонента, % (см. п. 6 задания).

Относительная мольная доля токсичного компонента в газовой фазе в начале процесса, кмольА/кмоль В:

. (8)

Относительная мольная доля токсичного компонента в газовой фазе в конце процесса, кмольА/кмоль В:

. (9)

Объемный расход при нормальных условиях, м³/ч:

. (10)

Массовый расход при нормальных условиях, кг В/ч:

. (11)

Мольный расход, кмольА/ч:

. (12)

Задаемся удельным расходом абсорбента, кгС/кгВ:

, (13)

следовательно, , здесь - массовый расход чистого абсорбента или воды, кгС/ч.

Массовая доля токсичного компонента в абсорбенте в конце процесса (внизу аппарата), кмольА/кмольС :

, (14)

где M_с - молярная масса воды или абсорбента, кг/кмоль.

3.3. Построение рабочий линии и линии равновесия

Строим в осях УХ рабочую линию абсорбции: точка А(Х_н;У_н) - начало процесса, точка В(Х_в;У_в) - окончание процесса (рис. 2). На этом же чертеже наносим линию равновесия:

, (15)

где m - коэффициент распределения.

, (16)

Е - коэффициент Генри, Па

Р_см - общее давление процесса, Па.

Находим значение равновесной концентрации токсичного компонента в газовой фазе в начале процесса в относительных мольных долях, кмольА/кмольВ:

. (17)

Движущая сила абсорбции внизу аппарата, кмольА/кмольВ:

. (18)

Движущая сила абсорбции вверху аппарата, кмольА/кмольВ:

. (19)

Средняя движущая сила, кмольА/кмольВ:

. (20)

Принимаем рабочую (фиктивную) скорость газа W_о, м/с, в расчете на пустое сечение аппарата, чтобы отношение

, (21)

где W₀ - скорость движения потока в свободном сечении аппарата, м;

- порозность слоя (доля пустот в слое насадки). Порозность слоя находится (см. приложение 3) для заданного типа насадки.

. (22)