Построение равновесной линии и рабочей линии процесса
Расчет процесса абсорбции удобно проводить в относительных мольных концентрациях или относительных массовых концентрациях. Равновесную линию строят по справочным данным (приложение 1).
В случае отсутствия справочных данных равновесную линию строят по уравнениям:
· Если расчет проводят относительных мольных концентрациях:
Y* = (He/Р) X = mYX X
· Если расчет проводят относительных массовых концентрациях:
М
Где He — константа Генри, зависящая от свойств растворенного газа и поглотителя, а также от температуры, Па. P — общее давление газовой смеси. yi – мольная доля абсорбируемого компонента в газовой смеси, mYX = He/P — коэффициент распределения, постоянный для данной системы газ — жидкость; x — мольная доля растворенного газа в жидкости
Построение рабочей линии процесса.
Расчет процесса абсорбции удобно проводить в относительных долях (концентрациях):
Х, У – относительные мольные доли (концентрации) поглощаемого компонента в жидкой и газовой фазах соответственно;
– относительные массовые доли (концентрации) поглощаемого компонента в жидкой и газовой фазах соответственно.
Материальный баланс абсорбера через относительные мольные доли (концентрации) записывается в виде:
, (4)
где М –количество целевого компонента, перенесенного из фазы G в фазу L в единицу времени, кмоль/с;
|
|
G, L – расходы инертного газа и абсорбента соответственно, кмоль/с.
Материальный баланс абсорбера через относительные массовые доли (концентрации) записывается в виде
, (4а)
где М –количество целевого компонента, перенесенного из фазы G в фазу L в единицу времени, кг/с;
G, L – расходы инертного газа и абсорбента соответственно, кг/с.
Из уравнения (4) общий расход абсорбента составит:
. (5)
Уравнение рабочей линии для любого массообменного процесса имеет вид, описываемый уравнением
. (6)
Уравнение (6) – уравнение прямой линии, т.е. рабочая линия всегда прямая.
l = ,
где l – удельный расход абсорбента;
tgα – тангенс угла наклона рабочей линии.
На рис. 4 приведена диаграмма Y – Xдля противоточного процесса абсорбции.
При минимальном расходе поглотителя Lmin движущая сила в точке касания рабочей линии и линии равновесия (точка С)равна нулю.
В реальном абсорбционном аппарате равновесие между фазами не достигается, и всегда
,
где – содержание поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с поступающим газом. Следовательно, величина L должна быть больше Lmin. С увеличением расхода поглотителя уменьшается требуемая высота абсорбера, но возрастают расходы на десорбцию, перекачивание поглотителя и т. д.
|
|
Рис. 4. Равновесная и рабочие линии процесса абсорбции:
1 – равновесная линия; 2 – рабочая линия, 3 – рабочая линия, соответствующая минимальному расходу абсорбента
На значение расхода абсорбента влияют параметры процесса – температура и давление. При прочих равных условиях с увеличением общего давления расход поглотителя уменьшается, а с повышением температуры увеличивается значение константы Генри He,и расход поглотителя возрастает [1-3].
Поэтому действительное значение удельного расхода поглотителя находят как
, (3.18)
Где - коэффициент избытка поглотителя (абсорбента), .
Обычно принимается 1,25-1,3.
Рассчитав значение lmin по выражению по формуле (3.16) находят величину .
В задании может быть указана не конечная концентрация газа на выходе из абсорбера, а начальная и степень извлечения (или поглощения)
, (3.19)
По которой определяется .
Таким образом для графического построения линии равновесия и рабочей линии процесса все данные рассчитаны. Строятся графики в координатах или . (рис. 1).
|
|
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 3131; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!