Расчёт абсорбционной установки
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
В случае растворов небольшой концентрации для любого значения Х и выбранной величины l движущая сила процесса выражается разностью ординат Y-Y*, изображенных вертикальными отрезками, соединяющими соответствующие точки рабочей линии и линии равновесия Y*=f(X). Для всего аппарата можно принять среднее значение ?Yср., величина которого, например для рабочей линии ВА1, изображена на рисунке отрезком ?Yср. Величина ?Yср будет тем больше, чем круче наклон рабочих линий и, следовательно, чем больше удельный расход абсорбента. Если рабочая линия ВА совпадает с вертикалью, то движущая сила процесса имеет максимальное значение, однако удельный расход абсорбента l при этом будет бесконечно большим (так как Xк=Xн). Если же линия рабочих концентраций ВА3касается линии равновесия, то удельный расход абсорбента минимален (l=lmin), а движущая сила в точке касания равна нулю, поскольку в этой точке рабочая концентрация равна равновесной. В первом случае размеры абсорбционного аппарата будут наименьшими при бесконечно большом расходе абсорбента, во втором - расход абсорбента наименьший при бесконечно больших размерах аппарата. Таким образом, оба случая являются предельными и практически неосуществимыми.
В реальном абсорбционном аппарате равновесие между фазами не достигается и всегда Xк<X*к, где X*к - концентрация поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с поступающим газом. Отсюда следует, что величинаlвсегда должна быть больше минимального значения lmin, отвечающего предельному положению рабочей линии (линия ВА3на рис. 1.2). Значение lminможно определить по уравнению 1.12 при замене Xк на X*к:
(1.14)
Необходимо отметить, что увеличение удельного расхода l абсорбента одновременно со снижением высоты аппарата приводит к определенному увеличению его диаметра. Это объясняется тем, что с увеличением l возрастает также расход поглотителя L, а при этом, снижаются допустимые скорости газа в аппарате, по которым находят его диаметр. Вот почему в тех случаях, когда удельный расход абсорбента не задан технологическими условиями, т.е. когда не задана конечная концентрация Xк абсорбента, следует выбирать такое соотношение между размерами абсорбционного аппарата и удельным расходом l абсорбента, при котором величина l и размеры аппарата будут оптимальными.
Оптимальный удельный расход поглотителя lопт может быть найден только с помощью технико-экономического расчета /1/.
1.1.3 Скорость процесса
Скорость физической абсорбции.
Скорость процесса абсорбции характеризуется уравнением, если движущую силу выражают в концентрациях газовой смеси:
M=Ky.F.?Yср (1.15)
и уравнением, если движущая сила выражается в концентрациях жидкой фазы
M=Kx.F..?хср(1.16)
В этих уравнениях коэффициенты массопередачиKyиKx определяются, согласно уравнений:
и , (1.17)
где ?г - коэффициент массоотдачи от потока газа к поверхности контакта фаз;
?ж - коэффициент массоотдачи от поверхности контакта фаз к потоку.
Как уже отмечалось, для хорошо растворимых газов величина m незначительна и мало также диффузионное сопротивление в жидкой фазе. Тогда и можно принять, что Ky??г. Для плохо растворимых газов можно пренебречь диффузионным сопротивлением в газовой фазе (в этом случае значения m и ?г. велики). Отсюда и можно полагать, что Kж? ?ж.
В уравнении мольные концентрации газовой фазы могут быть заменены парциальными давлениями газа, выраженными в долях общего давления. Тогда
M/ =Kp .F.?pср , (1.18)
где pср- средняядвижущая сила процесса, выраженная в единицах давления;
Kp - коэффициент массопередачи, отнесенный к единице движущей силы, выражаемой через парциальные давления поглощаемого газа.
Если линия равновесия является прямой, то средняя движущая сила процесса выражается уравнением:
, (1.19)
где ?p= pн - p*ки ?pм = pк - pн - движущая сила на концах абсорбционного аппарата;
pн и pк - парциальные давления газа на входе в аппарат и выходе из него;
pк и pн - равновесные парциальные давления газа на входе в аппарат и выходе из него.
Если парциальное давление выражено в долях общего давления Р, то коэффициенты массопередачиKpиKyчисленно равны друг другу. Если же парциальные давления выражены в единицах давлениях, то
Kp = Р.Ky (1.20)
Скорость абсорбции, сопровождаемой химической реакцией.
Во многих практически важных процессах абсорбции поглощение газа жидкостью сопровождается химическим взаимодействием фаз. Если реакция протекает в жидкой фазе, то часть газообразного компонента переходит в связанное состояние. При этом концентрация свободного (т.е. не связанного с поглощаемым газом) компонента в жидкости уменьшается, что приводит к ускорению процесса абсорбции по сравнению с абсорбцией без химического взаимодействия фаз, так как увеличивается движущая сила процесса. В общем случае скорость хемосорбции зависит как от скорости реакции, так и от скорости массопередачи между фазами. В зависимости от того, какая скорость определяет общую скорость процесса переноса массы, различают кинетическую и диффузионную об