Задача

Задача на тему Расчет адсорбера периодического действия

Работа добавлена на сайт bukvasha.ru: 2014-11-09
Расчет адсорбера периодического действия для улавливания паров толуола из воздуха
Решение. Ординаты и абсциссы точек изотермы толуола вычисляются по формулам (1) и (2):
 (1)
 (2)
где a1* и a2* - концентрации адсорбированных бензола и толуола, кг/кг;
V1 и V2 – молярные объемы бензола и толуола в жидком состоянии, м3;
p1 и p2 – парциальное давление паров бензола и толуола, мм рт. ст;
pS-1 и pS-2 – давление насыщенных паров бензола и толуола при 20°С, мм рт. ст.;
T1 и Т2 - абсолютная температура бензола и толуола при адсорбции (в данном случае Т1 — Т2 = 293° К);
β - коэффициент аффинности.
Молярный объем бензола:
 м3/кмоль.
Молярный объем толуола:
 м3/кмоль.
Коэффициент аффинности:

.
На изотерме бензола берем ряд точек

Первая точка: a1* = 0,25 кг/кг; p1 = 8 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:


 
Вторая точка: a1* = 0,30 кг/кг; p1 = 57 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:





Третья точка: a1* = 0,15 кг/кг; p1 = 1 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:




Четвертая точка: a1* = 0,28 кг/кг; p1 = 20 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:





Пятая точка: a1* = 0,20 кг/кг; p1 = 2,5 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:


откуда

Шестая точка: a1* = 0,26 кг/кг; p1 = 10 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:


откуда


Седьмая точка: a1* = 0,22 кг/кг; p1 = 3,5 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:


откуда

Вычислив ординаты и абсциссы всех точек, полученные данные, сводим в табл. 1.
Таблица 1
Изотерма бензола
Изотерма толуола
a1*, кг/кг
p1, мм рт. ст
a2*, кг/кг
p2, мм рт. ст
0,15
0,20
0,22
0,25
0,26
0,28
0,30
1
2,5
3,5
8
10
20
57
0,15
0,20
0,22
0,25
0,26
0,28
0,30
0,12
0,37
0,55
1,48
1,94
4,46
15,65
По найденным точкам строим изотерму толуола для 20 ºС.


Определим с помощью изотермы статическую активность угля по толуолу при концентрации паро-воздушной смеси
Предварительно необходимо рассчитать парциальное давление, соответствующее по формуле (3):
 (3)

По диаграмме абсциссе p0 = 1,4 мм рт. ст. соответствует ордината a0* = 0,248 кг/кг.
Количество активного угля на одну загрузку составляет:

Диаметр адсорбера вычисляется из равенства:


откуда

Так как на изотерме точка, соответствующая исходной концентрации паро-воздушной смеси находится в первой (прямолинейной) области, то продолжительность процесса вычисляется по формуле (4):
 (4)
где  
скорость газового потока;
H = 0,75 – высота слоя угля;
b – функция, определяемая по табл. 8-3 (стр. 448, [1]) для
 
значение b = 1,84;
βу – коэффициент массопередачи, который вычисляется по формуле (5):
 (5)

Находим кинематический коэффициент вязкости воздуха. Так как по рис. VI (стр. 607, [1]) μ = 0,018 · 10-3 н · сек/м2, то
 м2/сек.
Тогда:

Диаметр частицы угля dз = 0,004 м, и значит

Скорость следовательно:

Коэффициент диффузии при 0 ºС для системы толуол – воздух:
 м2 = 0,197 · 10-4 м/сек.
Для температуры 20 ºС коэффициент диффузии вычисляется по формуле:
 м2/сек.

После подстановки получим объемный коэффициент массопередачи:
 сек -1.
Определяем продолжительность процесса:

τ = 622 = 3844 сек = 64 мин = 1,07 ч.
Определим количество паро-воздушной смеси, проходящей через адсорбер за 64 мин:
 м3.
По данным на проектирование, за один период через адсорбер должно пройти 2200 м3. Следовательно, диаметр адсорбера следует увеличить:

Необходимо также увеличить количество активированного угля на одну загрузку:
 кг.

Список используемой литературы
1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособие. 6-е изд., доп. и перераб. Л.: Химия, 1964. 634 с.
2. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию/Под ред. Ю.И. Дытнерского 2-ое изд. доп. и перераб.- М/Химия. 1991 г.
3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник, 9-е изд. доп. и перераб. – М.:Химия, 1978. 783 с.
4. Кузнецов А.А. Расчеты основных процессов и аппаратов переработки углеводородных газов. – М.:Химия, 1983. – 233 с.
5. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Государственное изд-во физико-математической литературы «Физматгиз». 1963. 708 с. с ил.

1. Реферат на тему Life Traveling Sports Cars Essay Research Paper
2. Реферат Основы строительства
3. Реферат Бюджетное право России
4. Реферат на тему Immigraton Laws Essay Research Paper Immigraton LawsThe
5. Реферат Химия лантаноидов
6. Реферат Анализ деятельности предприятия 15
7. Реферат Задачи по логике
8. Реферат История персональных компьютеров
9. Курсовая на тему Инвестиции и тенденции развития правового регулирования инвестиций
10. Реферат на тему Пассифлора инкарнатная