Расчет изотермической абсорбциии(абсорбция СО2)

Расчет изотермической абсорбциии(абсорбция СО2) 

Рассчитать насадочный абсорбер для поглощения СО2 водой из газа состава:СО2=96%. Расход газа (на входе) кмоль/ч (8 м /ч при С и 0,1МПа); давление Р=0,3МПа (3 атм). На орошение подается вода (х=0) с температурой С. Требуемая степень извлечения СО2 составляет 90%. 
 
 

Решение 

1.Составление  материального баланса и определение  расхода воды. Мольная доля двуокиси  углерода в поступающем газе ,а количество содержащейся

кмоль/ч 

Количество поглощенной 

кмоль/ч 

Количество уходящего  газа

кмоль/ч 

А содержание в  нем 

кмоль/ч

т.е.

Константу фазового равновесия при растворении  в воде под давлением определяем по эмпирическому уравнению

полученному по данным Зельвенского.

Здесь p- парциальное давление в газе, а постоянные а и b в зависимости от температуры имеют следующие значения:

 

При парциальном  давлении в поступающем газе МПа, константа равна (при 10 ):

а равновесная  концентрация в жидкости

Минимальный расход воды при противотоке находим, предполагая, что вода на выходе достигает концентрации :

Увеличивая это  значение на 30%, принимаем расход воды

И содержание в уходящей воде:

 
 

2. Вычисление  данных для построения рабочей  линии. Удельный расход поглотителя  на выходе газа в абсорбер.

кмоль/ч

Уравнение рабочей  линии

Предполагая применить  для расчета числа единиц переноса формулу

, ограничимся определением х  в точке, соответствующей среднему  значению:

Для этой точки  получим:

 

3.Вычисление  данных для построения линии  равновесия.

Для каждого  значения у находим соответствующе парциальное давление двуокиси углерода и определяем . Далее вычисляем соответствующие равновесные значения . Так, на входе газа =107МПа и

На выходе =102МПа;

Для средней  точки( ) =104,5МПа

 

4.Определение  числа единиц переноса. Имеем  движущие силы:

На входе:           

В средней точке:

На выходе:         

Так как  , принимаем формулу:

5. Определим  диаметр абсорбера. Поскольку  абсорбция ведется под повышенным  давлением, скорость газа целесообразно  принять близкой к условиям захлнбывания. Скорость при захлебывании определяем по уравнению:

Где ;

Для этого рассчитываем сначала массовые расходы газа в  жидкости

Где 44, 18 – мольная поступающая масса газа и воды.

Плотность газа при  С и 0,3МПа находим из условия

mRT

Таким образом 

Принимаем насадку  из колец размером 50 мм внавал( , ) и находим ( при С):

Следовательно

Откуда скорость газа при захлебывании

Принимаем рабочую  скорость газа ;отсюда необходимая площадь сечения абсорбера:

, чему отвечает