Zadanie 1.
W kolumnie, w której zainstalowano 12 półek barbotażowych o sprawności Eg=0.4, absorbuje się CO2 w wodzie z mieszaniny z powietrzem. Proces prowadzony jest pod ciśnieniem 2.105 Pa i w temperaturze 20 °C. Początkowe stężenie CO2 w gazie wynosi 5 % objętościowych, zaś stosunek L/G=320. Obliczyć stężenie CO2 w gazie odlotowym z kolumny oraz jak należy zmienić natężenie przepływu wody, aby zachować ten sam stopień zaabsorbowania CO2, jeśli temperatura procesu wzrośnie do 30 °C?
Wartość stałej Henry'ego dla układu CO2 - H2O w temperaturze 20 °C wynosi H=1440.105 Pa, natomiast w 30 °C stała ta wynosi H=1870.105 Pa.
Zadanie 2.
Z mieszaniny powietrze - amoniak o stężeniu 8 % objętościowych NH3 należy zaabsorbować w wodzie 90 % amoniaku. W procesie, który ma być prowadzony w temperaturze 20 °C i pod ciśnieniem 1.8.105 Pa, projektuje się zastosowanie kolumny z półkami o sprawności Eg=0.5. Wyznaczyć niezbędną liczbę półek teoretycznych i rzeczywistych, jeżeli stosunek L/G będzie 1.5 razy większy od minimalnego.
Dane równowagi NH3 - H2O:
X [ kg/kg ] |
0.025 |
0.05 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
p [ Tr ] |
15 |
31.7 |
69.6 |
114 |
167 |
Zadanie 3.
W kolumnie absorbuje się dwutlenek siarki w wodzie. Początkowe stężenie SO2 wynosi 4.2 % objętościowych, a stopień absorpcji 0.8. Mieszanina gazowa przepływa z natężeniem G=800 kg/m2.s, zaś stosunek L/G jest 1.5 razy większy od minimalnego. Obliczyć, ile wyniesie stężenie SO2 w cieczy na wlocie do kolumny, jeżeli zostanie zastosowana recyrkulacja cieczy (stopień recyrkulacji n=0.8.nmax). Równowagę absorpcyjną opisuje poniższa tabela:
X [ kg/kg ] |
1.10-3 |
3.10-3 |
5.10-3 |
7.10-3 |
Y [ kg/kg ] |
9.44.10-3 |
4.23.10-2 |
7.93.10-2 |
1.21.10-1 |
Zadanie 4.
Projektujemy absorpcję SO2 w wodzie, w której jest już rozpuszczone trochę tego gazu. Na wlocie do kolumny zmierzone stężenie SO2 wynosi 0,361 [% obj], a na wylocie 0,09 [% obj], wiadomo też że stopień zaabsorbowania jest równy 80,2 %, a stosunek L/G jest 1,7 raza większy od minimalnego. Należy sprawdzić, jakie będą stężenia cieczy na wlocie i na wylocie z kolumny, oraz ile wynosi maksymalny stopień recyrkulacji dla tego układu. Równowaga absorpcyjna SO2 - woda przedstawiona jest w tabeli:
X |
0 |
0,005 |
0,014 |
0,035 |
0,059 |
0,110 |
0,170 |
0,260 |
Y |
0 |
0,0005 |
0,001 |
0,002 |
0,003 |
0,005 |
0,007 |
0,01 |
Zadanie 5.
Sprawdzamy absorpcję SO2 w wodzie, w której jest już rozpszczone trochę tego gazu. Na wlocie do kolumny zmierzone stężenie SO2 wynosi 0,361 [% obj], a na wylocie 0,09 [% obj], wiadomo też, że stopień zaabsorbowania jest równy 80,2 %, a na wylocie z kolumny zmierzone stężenie rozpuszczonego SO2 w cieczy wynosi 0,0119 [kg SO2/kg cieczy obojętnej]. Należy sprawdzić, jakie jest stężenie cieczy na wlocie do kolumny, oraz ile wynosi stosunek L do G dla tego układu. Równowaga absorpcyjna SO2 - woda przybliżona jest równaniem Y = 0,051*X.
Zadanie 7.
Równowaga absorpcyjna dla układu SO2/woda dana jest w tabeli:
Y[kgSO2/kgpow.] |
0,0005 |
0,001 |
0,002 |
0,003 |
0,005 |
0,007 |
0,01 |
X[kgSO2/kgH2O]-30[C] |
0,0060 |
0,0149 |
0,0362 |
0,0605 |
0,112 |
0,166 |
0,262 |
X[kgSO2/kgH2O]-10[C] |
0,0050 |
0,0139 |
0,0352 |
0,0595 |
0,110 |
0,164 |
0,260 |
W przeciwprądowej kolumnie absorpcyjnej absorbuje się SO2 z powietrza zawierającego tego gazu 0,27%obj. Stopień absorpcji wynosi 80%. Stężenie wylotowe SO2 w cieczy wynosi 2,74%obj. Stosunek (L/G) do (L/G)min. wynosi 1,5. Proszę podać jakie możemy zastosować maksymalne stężenie SO2[kgSO2/kgwody] w cieczy na wlocie do kolumny dla dwóch przypadków, gdy woda ma 10[C] i 30[C], oraz proszę podać ile wyniesie wzajemny stosunek maksymalnych stopni recyrkulacji obliczony dla obu temperatur. Wszystkie obliczenia należy wykonywać z dokładnością do 4 miejsc po przecinku.
Zadanie 8.
Prowadzimy proces absorpcji, w wyniku którego gaz oczyszcza się ze stężenia 0,05 kg/kg pewnej substancji, do stężenia 0,005 kg/kg tej substancji, a w tym czasie jej zawartość w cieczy zmienia się od 0,01 kg/kg na wlocie do 0,02 kg/kg na wylocie. Postanowiono zwiększyć natężenie przepływu cieczy o 10%, nie zmieniając przepływu gazu, który wynosi 1000 kg/m2s. Proszę podać jak zmieni się skład cieczy na wylocie, jeżeli udałoby się zachować taki sam skład gazu na obu końcach kolumny:
a) zmaleje o 4,5%
b) zmaleje o 1%
c) wzrośnie o 3%
Zadanie 9.
W kolumnie absorpcyjnej jest oczyszczany pewien gaz o początkowym stężeniu 3%obj. (masa molowa tego gazu to 70 g/mol, a gazu obojętnego 29 g/mol) poprzez absorpcję składnika kluczowego w wodzie. Stopień zaabsorbowania to 95%. Początkowe stężenie tego gazu w cieczy absorbującej to 0,051 (ułamek molowy). Zastosowany stosunek L do G jest dwa razy większy niż minimalny. Równowaga w układzie jest opisana zależnością y=m*x, gdzie m=0,33. Proszę obliczyć stężenie rozpuszczonego gazu w cieczy na wylocie z kolumny.
Zadanie 10.
W przeciwprądowej kolumnie wypełnionej poddajemy absorpcji powietrze z zawartością 15% objętościowych SO2. Na kolumnę jako ciecz absorbująca podawana jest woda zanieczyszczona o początkowej zawartości rozpuszczonego SO2 w ilości 0,1% objętościowych. (L/G) = 1,25*(L/G)min.. Strumień masowy gazu obojętnego wynosi G = 2[kg/m2s]. Należy obliczyć jaki może być minimalny przepływ cieczy absorbującej, aby objętościowa zawartość rozpuszczonego SO2 w cieczy na wylocie z kolumny nie przekroczyła 0,5%, oraz jaki będzie wówczas stopień zaabsorbowania SO2. Masy molowe: SO2 = 64 g/mol, powietrze = 29 g/mol, woda = 18 g/mol. Równowaga absorpcyjna jest opisana zależnościami Y[kg/kg]/X[kg/kg]: 0,33/0,0185 0,42/0,0230 0,51/0,0275.
Zadanie 16.
Proszę obliczyć stosunek natężenia przepływu cieczy do gazu w kolumnie absorpcyjnej, jeżeli wiadomo że jest on 2 razy większy od minimalnego, natomiast wlotowe stężenie gazu to 0,04[kg składnika absorbowanego/kg gazu obojętnego], stopień zaabsorbowania wynosi 90%, równowaga jest opisana zależnością Y=mX, gdzie m = 1200, a stężenie składnika absorbowanego w cieczy na wlocie do kolumny wynosi 2*10-6[kg składnika absorbowanego/kg cieczy obojętnej].