wyklad iii zad


W y d z i a ł C h e m i c z n y
P o l i t e c h n i k a R z e s z o w s k a
i m. I g n a c e g o A u k a s i e w i c z a
Wojciech Piątkowski
Wykład III
ABSORPCJA
zadania
Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej
Wydział Chemiczny, Politechnika Rzeszowska
Zaprojektować absorber do absorpcji CO2 z gazu za pomoca wody
Dane technologiczne:
1) natężenie przepływu gazu na wlocie: 4430 [Nm3/h];
1) Dane projektowe:
2) Średnie ciśnienie gazu P = 15 atm;
3) Temperatura absorpcji t = 25oC;
4) Zawartość CO2 w wodzie doprowadzanej: 25 mg/L;
Składnik Wlot gazu (1) Wylot gazu (2)
Mz wlot Mz wylot
fazy [%obj. [%obj.
32.8 43.6
gazowej
CO2 30 1
rm(T, P) rm(T, P)
CO 4 5
20.1 26.7
H2 50 70
N2 16 24
Gaz wlotowy
Składnik Mj Vj [Nm3/h] rj0 = Mj /VM0 [kg/h] [kmol/h]
'


[kg/m3]
m
j
m
j
CO 28 4430*0.04 =177.2 1.250 221.5 7.91
H2 2 4430*0.50 = 2215 0.089 197.1 98.55
N2 28 4430*0.16 =708.8 1.250 886.0 31.64
Suma 3101 - 1304.6 138.10
Inerty
CO2 44 4430*0.30 =1329 1.964 2610.2 59.32
Suma 4430 - 3914.8 197.42
Gaz wylotowy
Składnik Mj Vj [Nm3/h] rj0 = Mj /VM0 [kg/h] [kmol/h]
'

[kg/m3]
m m
j j
CO 28 4430*0.04 =177.2 1.250 221.5 7.91
H2 2 4430*0.50 = 2215 0.089 197.1 98.55
N2 28 4430*0.16 =708.8 1.250 886.0 31.64
Suma 3101 - 1304.6 138.10
Inerty
CO2 44 4430*0.01 =44.30 1.964 87.0 1.98
Suma 4430 - 1391.6 140.08
Bilans masowy absorbera:

m'A =m'A1 -m'A2 =m'ig YA1 -YA2 = 59.32-1.98=57.33= m'ic X - X
( ) ( )
A1 A2
YA1 =59.32 /138.1=0.43
YA2 =1.98/138.1=0.014
0.025 18
X ==1.025 10-5
A2
44 997
przeciwprąd
YA2 XA2
Równanie linii ruchowej dla przeciwprądu
(2)
' '
ł
ć ć


ę mic ś
m
ic
x

YA = X -
ę ' X -YA1ś
A A1
'


ę m ś

m
ig ig
Ł ł Ł ł

(1)
YA1
XA1
PYA1 15 1.013 105 0.43
p* = H xA; p*1 = = = 456913Pa
A A
1+YA1 1+ 0.43
Równanie linii równowagi:
p*1 456913
A
H =1.65 108 Pa xA1 = = = 2.7 10-3
H 1.65 108
*
X = X @ xA1
A1 A1
X =1.02510-5
1
A2
2
12
PRZYKAAD
YA1 10
8
'
ć


m YA1 -YA2
ic
YA 6
tgamin = = =

'*

X - X
amin
A1 A2 4

m
ig
Łłmin
2
0.43-0.014
YA2
=154.66
0
0.0027 -1.025 10-5
0 1 2 3 4 5
XA
XA2= 0 X*A1
2
1
YA1
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
RZECZYWISTOŚĆ
0.05
YA2
0.00
0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025
XA2 XA X*A1
A
Y
'
ć


m YA1 -YA2
ic
tgarzecz = z =1.5 1.5 154.66= 232
= z tgamin =
'

X - X
A1 A2

m
ig
Ł łrzecz
0.43-0.014 +1.025 10-5 232
YA1 -YA2 + X tgarzecz ( )
A2
X = = =0.0018
A1
tgarzecz 232
2 1
1
YA1
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
YA2
0.00
0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.0020 0.0025
XA2 XA XA1
X*A1
A
Y
Siła napędowa
*
YA - YA ń 0
X = @ xA1 =0.0018
A1
*
p* = H xA =1.65 108 0.0018= 297000Pa ;
A
YA - YA 1 = 0.43- 0.243 = 0.187
( )
pA1 297000
*
YA1 = = = 0.243
*
P - pA1 15 1.013 105 - 297000
YA - YA 2 =0.014-0 @ 0.014
( )
DYA1 - DYA2 0.187 -0.014
DYAm = = = 0.0667
DYA1 0.187
ln ln
DYA2 0.014
'

m =138.1 [kmol i/h]=0.038[kmol i/s]
ig
'
ć


m
ic
= tgarzecz
'


m
ig
Łłrzecz
'

m = 232 0.038=8.9[kmol wody/s]=160.2[kg wody/s]
ic
Zjawisko zalewania (zachłystywania się) aparatu (Korelacja Kafarowa  Dytnierskiego)


y = 1.2 exp(-4x)

0.25


ć 0.125


mc ć rg


x =


rc- rg


ł
mg Ł
Ł ł

0.16

2
y = w0kr a ć rg ć hc


Ł


rc- rg hw
3
Ł ł
Ł ł
e g

0.25

0.125
0.125
ć
ć
rg
ć
mc 25

1) x = = 2320.25 1000- = 2.02




rc - rg 25

Łł
Łł
mg
Ł ł
2) y = 1.2 exp( - 4x)=1.2 exp( - 4 2.02) =1.2 exp( -8.08)=3.8 10-4
Założenia hydrodynamiczne
Pierścienie Rashiga: 50*50 mm; a = 123 [m2/ m3]; e = 0.67
0.16
2
ć
rg
ć
w0kr a hc
3) y =

Ł

3 rc - rg
Łhw ł
Łł
e g
Ł
3
ć
rc - rg 3.8 10-4 0.673 9.81 1000 - 25
y e g
ć
w0kr = = =0.03 m/s



a rg 123 25
Łł
Łł
wrz = 0.8w0kr =0.024m/s

Vg mg 3914.8
2
F = = = =1.812m2 =0.785 Dw
wrz rm wrz 3600 25 0.024
F 1.812
Dw = = = 1.52m Dw znorm =1.6m
0.785 0.785
Faza gazowa  ruch wymuszony przez wypełnienie
ge de
Rez =
Sh = 0.1 Re0.8 Sc0.33 Wzór van Krevelena
h
1 1
de = dw w Sh
de = = =0.0081m
w Rez ge = g0g
a 123
a = 123 [m2/ m3]; e = 0.67
3194.8+1391.6
( )

F = 1.812m2 g0g =
m 2 3600 2653.2
g sred
= = = 0.407 [kg/m2 s]
F 1.812 1.812
yj(1) yj(2) yj(sr)
0.04 0.05 0.045
0.50 0.70 0.60
0.16 0.24 0.20
y i 0.70 y i 0.99 y i 0.845
y A 0.30 y A 0.01 y A 0.155
1.00 1.00 1.00
tabl. 3-6 Hobler  Dyfuzyjny ruch masy i absorbery
n
yihi MiTkri

i=1
hm ==
n
yi MiTkri

i=1
0.045 2 10-5 108+ 0.6 8 10-6 8.3+ 0.2 1.8 10-5 59.5+ 0.155 1.4 10-5 155.5
=
0.045 108+ 0.6 8.3+ 0.2 59.5+ 0.155 155.5
= 1.483 10-5 Pa s
g0g
0.407
Rez = = = 223.1
a h 123 1.483 10-5
3/ 2
3/ 2
ć
p0
T ć 298 1
ć
DAB = DAB0 =0.138 10-4 ć =1.05 10-6 m2/s
15
T0 p 273
Ł ł Ł ł
Ł ł
Ł ł
ć
hg
1.483 10-5
Scg = = =0.565


DAB rg 1.05 10-6 25
Łł
0.8 0.33
Sh = 0.1 Re0.8 Sc0.33 =0.1 223.1 0.565 =6.255
( ) ( )
DAB0 0.138 10-4
'
dAB0 = = =6.161 10-7 [kmol/m s]
VM 0 22.4
1/ 2
1/ 2
ć
T 298
' '
dAB =dAB0 =6.161 10-7 ć =6.437 10-7[kmol/m s]

Tablica IV-10 6.2 10-7
T0 273
Ł ł
Ł ł
' '
ć
bA de ' Sh dAB 6.255 6.437 10-7
Sh = ' bAg = = =8.05 10-5 [kmol/m2 s]
dAB ł dw 0.05
Ł
Faza ciekła  spływ grawitacyjny po wypełnieniu
dla ge = g0c > 0.0106 [kg/m2 s]
Sh = 0.013 Re0.5 Sc0.5
a = 123 [m2/ m3]; e = 0.67
1 1
de = = =0.0081m
w Rez
a 51

ge de g0c de 88.41 0.0081
m 160.2
c Rez = = = =795.9
g0c = = = 88.41 [kg/m2 s]
hhc 9 10-4
F 1.812
ć
hc 9 10-4
Scc = = =508.47

DAB rc 1.77 10-9 1000
Łł
ć ć
T h20 298 10-3
DAB25 = DAB20 =1.77 10-9 2 10-9 [kmol/m s]
T0h25 293 9 10-4 =
Łł Łł
'
dAB = DAB C =2 10-9 55.45=1.1 10-7 [kmol/m s]
Sh = 0.013 795.90.5 508.470.5 =8.27
'
Sh dAB 8.27 1.1 10-7
'
bAc = = =0.029[kmol/m2 s]
Jz 43.5 10-6
tabl. 3-11 Hobler  Dyfuzyjny ruch masy i absorbery
*
ć
YA 0.243
n = KY ,X = = =135
X
Ł A ł(1) 0.0018
ć
1 1 n 1 135
= + = + =17078

kAY bg bc 8.05 10-5 0.029
Łł
kAY =5.856 10-5 [kmol/m2s]
'

m
A
A =
kAY DYAm

'
mA = 57.33/ 3600=0.016 [kmol A/ s]=0.704 [kg A/ s]
DYAm = 0.0667
kAY =5.856 10-5 [kmol/m2s]
0.016
A == 4096m2
5.856 10-5 0.0667
A 4096
H = = =18.38m
a F 123 1.812
Zmiana Pierścieni Rashiga: 25*25 mm; a = 202 [m2/ m3]; e = 0.58
0.16
2
ć
rg
ć
w0kr a hc
3) y =

Ł

3 rc - rg
Łhw ł
Łł
e g
Ł
3
ć
rc - rg 3.8 10-4 0.583 9.81 1000 - 25
y e g
ć
w0kr = = =0.011 m/s



a rg 202 25
Łł
Łł
wrz = 0.8w0kr =0.0088m/s

Vg mg 3914.8
2
F = = = = 4.943m2 =0.785 Dw
wrz rm wrz 3600 25 0.0088
F 4.943
Dw = = = 2.5m Dw znorm = 2.6m
0.785 0.785
Faza gazowa  ruch wymuszony przez wypełnienie
ge de
Rez =
Sh = 0.1 Re0.8 Sc0.33 Wzór van Krevelena
h
1 1
de = dw w Sh
de = = =0.00495m
w Rez ge = g0g
a 202
a = 202 [m2/ m3]; e = 0.58
3194.8+1391.6
( )

F = 4.943m2 g0g = m 2 3600 2653.2
g sred
= = = 0.149 [kg/m2 s]
F 1.449 3600 4.943
g0g
0.149
Rez = = = 456.7
a h 202 1.483 10-5
0.8 0.33
Sh = 0.1 Re0.8 Sc0.33 =0.1 456.7 0.565 =11.1
( ) ( )
' '
ć
bA de ' Sh dAB 11.1 6.437 10-7
Sh = ' bAg = = = 2.858 10-4 [kmol/m2 s]
dAB ł dw 0.025
Ł
Faza ciekła  spływ grawitacyjny po wypełnieniu
dla ge = g0c > 0.0106 [kg/m2 s]
Sh = 0.015 Re0.667 Sc0.333
a = 202 [m2/ m3]; e = 0.58
1 1
de = = =0.00495m
w Rez
a 202

ge de g0c de 32.41 0.00495
m 160.2
c Rez = = = =342.1
g0c = = = 32.41 [kg/m2 s]
hhc 9 10-4
F 4.943
ć
hc 9 10-4
Scc = = =508.47

DAB rc 1.77 10-9 1000
Łł
ć ć
T h20 298 10-3
DAB25 = DAB20 =1.77 10-9 2 10-9 [kmol/m s]
T0h25 293 9 10-4 =
Łł Łł
'
dAB = DAB C =2 10-9 55.45=1.1 10-7 [kmol/m s]
Sh = 0.015 342.10.667 508.470.333 = 27.2
'
Sh dAB 27.2 1.1 10-7
'
bAc = = =0.00668[kmol/m2 s]
Jz 43.5 10-6
tabl. 3-11 Hobler  Dyfuzyjny ruch masy i absorbery
*
ć
YA 0.243
n = KY ,X = = =135
X
Ł A ł(1) 0.0018
ć
1 1 n 1 135
= + = + = 23708

kAY bg bc 2.858 10-4 0.00668
Łł
kAY = 4.218 10-5 [kmol/m2s]
'

m
A
A =
kAY DYAm

'
mA = 57.33/ 3600=0.016 [kmol A/ s]=0.704 [kg A/ s]
DYAm = 0.0667
kAY =4.218 10-5 [kmol/m2s]
0.016
A ==5687 m2
4.218 10-5 0.0667
A 5687
H = = = 5.7m
H 5.7
a F 202 4.943
S = = = 2.2
Dw 2.6


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
wykład 3 (5 ) III mechaniczne ocz 1 2010
wykład III
Wyklad III zlozenia podstawy
Wykład III (24 X 2010r )
wykład 2 (4 ) III dobór schematu 2010
Wyklad III 2008
Wykład III wys
wykład III
Wyklad III Zarz dzanie naleznosciami i srodkami pienieznymi
wykład III
Wykład III Logika systemów cyfrowych, funkcje logiczne
Wykład III
Awaryjność transformatorów wykład III rok

więcej podobnych podstron