Абсорбция двуокиси серы

курсовая работа

Задание 1

В колонне с насадкой из колец Рашига 50*50*5 происходит водная абсорбция двуокиси серы из ее смеси с воздухом. Колонна работает при следующих условиях: расход газа V м3/ч, концентрация SO2 в газе: на выходе y1 м.д.; на выходе y2 м.д.; концентрация SO2 в растворе на выходе в колонну x2 = 0 м.д.; расход абсорбента L = 1,16*Lmin м3/ч; средняя температура в колонне t = 20?С; диаметр колонны dk м.

Определить концентрации SO2 на поверхности раздела в газовой и жидкой фазах по длине колонны, необходимую поверхность и высоту слоя насадки в колонне. Коэффициенты массоотдачи: в газовую фазу = 31,3 м/ч; в жидкую фазу = 0,438 м/ч. Для построения линии равновесия использовать следующие величины, полученные на основе экспериментальных данных при t = 20?С:

x

5,63*10-5

1,405*10-4

2,80*10-4

4,21*10-4

5,62*10-4

8,43*10-4

1,405*10-3

y*

6,60*10-4

1,580*10-3

4,21*10-3

7,63*10-3

1,12*10-2

1,855*10-2

3,42*10-2

Дано

V

y1

y2

dk

2700

0,03

0,006

1

Составление материального баланса

Определение расхода инертного газа

= = 108,9 кмоль/ч.

Определение количества SO2 , абсорбируемого в колоне

= 108,9* = 2,71 кмоль/ч.

Определение минимального расхода абсорбирующей воды

где - равновесная концентрация SO2 в жидкой фазе, соответствующая концентрации в газовой фазе. Для определения необходимо построить линию равновесия. Из рисунка 1 получаем = 0,000997.

Подставив эту величину в предыдущее уравнение, получим

= 2737,37 кмоль/ч.

Определение действительно расхода воды

= 1,16* = 1,16*2737,37 = 3175,35 кмоль/ч.

Конечную концентрацию SO2 в растворе можно найти из соотношения

* =

Так как , то = = 0,00085 м.д.

Построение рабочей линии

Из уравнения материального баланса известно, что

=

=

Отбрасывая в знаменателе величину , пренебрежимо малую по сравнению с 1, получим уравнение рабочей линии

x = 0,0343* - 0,00021.

Равновесная и рабочая линии приведены на рисунке 1 (Приложение).

Определение концентрации SO2 на поверхности раздела фаз

Для любой точки с координатами y и x значения концентраций на поверхности раздела фаз находятся на пересечении линии равновесия с прямой, выходящей из этой точки и имеющей тангенс угла наклона

- = -

Так как концентрации выражены в мольных долях, то и коэффициенты массоотдачи необходимо пересчитать в соответствующие единицы

= = = 1,3 кмоль/(м2*ч*);

= 0,438* = 0,438* = 24,3 кмоль/(м2*ч*).

Тангенс угла наклона соответствующих прямых

m = - = - = -18,7.

На рисунке 2 (Приложение) из различных точек рабочей линии проводим прямые с угловым коэффициентом m = -18,7. На пересечении этих прямых с линией равновесия получаем соответствующие значения концентрации SO2 на поверхности раздела фаз. Полученные значения сводим в таблицу 2.1.

Для определения поверхности насадки воспользуемся уравнением

= **dy.

Интеграл можно вычислить либо графически, либо численно с помощью метода трапеций или метода Симпсона.

Проводим графическое интегрирование путем планирования площади под кривой на графике зависимости от (рисунок 2 (Приложение)), который построен по данным таблицы 2.1.

Таблица 2.1

Определение поверхности насадки методом графического интегрирования

x

y

xгр

yгр

1-y

1-yгр

(1-y)ср

y-yгр

(1-y)ср/((1-y)*(y-yгр))

ДS

0,0

0,005

0,000122

0,0020

0,981

0,984

0,998

0,003

300,9

1,30

0,000122

0,0088

0,00035

0,0056

0,995

0,997

0,993

0,003

299,26

1,31

0,00035

0,013

0,00055

0,0097

0,991

0,995

0,991

0,003

298,09

1,35

0,00055

0,017

0,00069

0,0141

0,990

0,993

0,990

0,002

285,81

0,96

0,00069

0,022

0,00088

0,0188

0,987

0,991

0,989

0,002

279,60

0,98

0,00088

0,026

0,00100

0,0233

0,985

0,990

0,985

0,002

286,31

1,00

0,00100

0,030

0,00119

0,0270

0,982

0,986

0,980

0,003

294,31

1,00

0,00119

0,034

0,00135

0,0312

0,979

0,985

0,979

0,003

299,74

1,00

0,00135

0,0375

0,00142

0,0350

0,976

0,981

0,977

0,002

301,67

1,08

0,00142

0,0400

0,00165

0,0378

0,970

0,976

0,970

0,002

315,30

S

9,98

Планирование площади под кривой в пределах между = 0,03 и = 0,006 дает = 9,98.

Воспользуемся методом трапеций

.

Расчеты приведены в таблице 2.1. Искомое значение равно 11,91. Таким образом, оба метода дают сравнимые результаты.

Поверхность насадки = = 9,98.

Средний расход газа в колонне находим, усредняя расходы газа на входе и выходе из колонны

= = = 124,8 кмоль/ч.

= - = 124,8 - 2,71 = 122,09 кмоль/ч.

= = = 123,45 кмоль/ч.

Усредняем также значения на входе и выходе из колонны по данным таблице 2.1:

= = 0,9789.

Следовательно= * 9,98 = * 9,98 = 985,63 м2.

Высота насадки H =

При диаметре колонны dk = 1,26 м площадь поперечного сечения колонны будет равна = = = 0,7854 м2, а удельная поверхность используемой насадки = 95 м2/ м3. Отсюда

H = = 13,21 м.

Делись добром ;)