POLITECHNIKA ŁÓDZKA
KOLUMNA ABSORPCYJNA
ABSORPCJA AMONIKU Z POWIETRZA
Przepływ powietrza : 1,58 kg/s powietrza zanieczyszczonego amoniakiem
1.Dane projektowe:
Układ: - amoniak(powietrze)- woda
VZ = 1,25 [Nm3/s] - objętościowe natężenie gazu na wlocie w warunkach normalnych
yz = 0,025 [uł.mol.] - stężenie amoniaku w powietrzu wlotowym
α = 0,9 - stopień absorpcji
t = 25 [°C] (298 K) - temperatura procesu
p = 1013 [ hPa] - ciśnienie procesu
2.Założenia wstępne:
Typ kolumny: z wypełnieniem, przeciwprądowa
Tryb pracy: o działaniu ciągłym
Absorbent: czysta woda
Rodzaj wypełnienia: pierścienie Raschiga jednocalowe
Przepływ absorbentu: 1.1 Lmin = L
UWAGI:
Gaz traktujemy jak gaz doskonały.
Równowaga absorpcyjna może być opisana równaniem: Y=0,98*X
Obliczenia mogą być wykonywane tak jak dla roztworów rozcieńczonych.
3.Właściwości fizyczne czynników:
Lp
|
Nazwa |
GAZ (powietrze) |
CIECZ (woda) |
1 2 3 4 5
|
Gęstość Lepkość Napięcie powierzchniowe Masa molowa Współczynnik dyfuzji
|
ρG = 1,18 kg/m3 ηG = 1,86*10-5 Pa*s - MG = 29 kg/kmol DG = 2,31*10-5m2/s
|
ρL = 997,07 kg/m3 ηL = 8,94*10-4 Pa*s σL = 0,072 N/m ML = 18 kg/kmol DL = 2,0*10-9 m2/s |
Dane wypełnienia:
Ceramiczne pierścienie Raschiga:
- średnica dp = 25 mm
- charakterystyka wypełnienia a = 190 m2/m3
- porowatość = 0,73
4.Opis procesy technologicznego:
Celem procesu jest oczyszczenie gazu z amoniaku tak by później mógł być wypuszczony do atmosfery.
Kolumna wypełniona jest ceramicznymi pierścieniami Raschiga.
Powietrze zawierające amoniak w ilości 0,025 uł. mol transportowane jest przez wentylator do dolnej części kolumny. Przepływa w górę przez warstwę wypełnienia, gdzie kontaktuje się z wodą puszczaną od dół poprzez zraszacz (przeciwprąd). Oczyszczone powietrze wydmuchiwane jest do atmosfery, a woda
amoniakalna wypływa u dołu kolumny do neutralizatora (gdzie amoniak neutralizowany jest kwasem siarkowym (IV))
5.Parametry procesu technologicznego:
Lp |
Nazwa parametru
|
Oznacz. |
Wartość |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 |
Temperatura procesu Ciśnienie procesu Stopień absorpcji Masowe natężenie przepływu gazu Masowe natężenie przepływu wody Początkowe stężenie NH3 w gazie Zawartość NH3 w wodzie wpływającej do kolumny Zawartość NH3 w cieczy opuszczającej kolumne Stężenie NH3 w gazie dolotowym Stężenie NH3 w gazie na wylocie Max. prędkość przepł. gazu licz. na pusta kolumne Prędkość rzeczyw. gazu liczona na pustą kolumne Masowa prędkość przepływu gazu Masowa prędkość przepływu wody Spadek ciśnienia w warstwie wypełnienia Molowy wsp. wnikania masy w fazie gazowej Molowy wsp. wnikania masy w fazie ciekłej Molowy wsp. przenikania masy Moc wentylatora Zużycie 96% H2SO4 |
T P α G L yz X0 XZ YZ Yo umax uG wG wL p kY kX KY N Q96%H2SO4 |
298 K 1,013*105 Pa 90% 1,577 kgpow/s 0,949 kgH20/s 0,025 uł.mol 0 kmolNH3/kmolH20 0,0238 kmol NH3/kmol H20 0,0256 kmol NH3/kmol pow. 2,56*10-3 kmol NH3/kmol p. 2,884 m/s 1,737 m/s 2,008 kg/(m2s) 1,209 kg/(m2s) 15160 Pa 3,229*10-3 kmol/(m2*s) 4,186*10-3 kmol/(m2*s) 1,839*10-3 kmol/(m2*s) 30 kW 0,0641 kg/s |
6.Dane konstrukcyjne kolumny:
Średnica kolumny: dk = 1 m
Wysokość jednostki przenikania masy HOG = 0,634 m
Liczba jednostek przenikania masy NOG = 9,436m
Teoretyczna wysokość wypełnienia Z = 5,98 m
Rzeczywista wysokość wypełnienia Hw = 7,2 m
Ruszt na wysokości 3,6 m od dna sitowego, czyli powstaną dwa wypełnienia po 3,6 m każde.
7.Bilans masowy kolumny:
Masowe natężenie przepływu gazu G = 1,577 kg/s =5678,7 kg/h
Masowe natężenie przepływu cieczy L = 0,949 kg/s =3419,7 kg/h
Molowe natężenie przepływu gazu G = 0,0544 kmol/s
Molowe natężenie przepływu cieczy L = 0,0528 kmol/s
Ilość zaabsorbowanego amoniaku A = 1,255*10-3 kmol/s
A = 0,0213 kg/s
A = 76,82 kg/h
Stężenie NH3 w gazie dolotowym YZ = 0,0256 kmol NH3/kmol pow
Stężenie NH3 na wylocie Y0 = 2,56*10-3 kmol NH3/kmol pow
Stężenie NH3 w cieczy odpływającej X0 = 0 kmolNH3/kmolH20
Stężenie NH3 w cieczy opuszczającej absorber XZ = 0,0238 kmol NH3/kmol H20
2