Расчет адсорберов (примеры)
Пример
1. Определить
требуемое количество активного угля,
высоту слоя адсорбента и диаметр
адсорбера периодического действия
для поглощения паров бензина из смеси
его с воздухом. Расход паровоздушной
смеси
г
=
3450 м3/ч.
Начальная концентрация бензина в
парогазовой смеси
= 0,02
кг/м3.
Скорость паровоздушной смеси
г
=
0,23
м/с, считая на полное сечение аппарата,
динамическая активность угля по
бензину
д
= 7 % (масс.), остаточная активность после
десорбции a0
= 0,8 % (масс.), насыпная плотность угля н
= 500 кг/м3.
Продолжительность адсорбции, десорбции,
сушки и охлаждения адсорбента составляет
τ = 1,45 ч.
Pешение. Количество поглощенного адсорбентом бензина можно определить по уравнению материального баланса:
,
откуда получим количество адсорбента для поглощения бензина за 1,45 ч
кг.
Объем слоя адсорбента равен
м3.
При
заданной скорости паровоздушной смеси
= 0,23 м/с и расходе ее
= 3450 м3/ч
диаметр адсорбера по уравнению расхода
должен быть равен:
м.
Высоту слоя адсорбента определим по формуле:
м.
Расчет вертикального адсорбера
Пример
2.
Рассчитать вертикальный адсорбер
периодического действия для улавливания
паров ацетона из воздуха при следующих
условиях: объем парогазовой смеси
составляет
= 2000 м3/ч,
температура
= 20 °С, давление p
= 1,013.105
Па (760 мм рт.ст.), скорость газа в сечении
аппарата
= 0,28 м/с; начальная концентрация паров
ацетона
= 0,01 кг/м3,
концентрация паров ацетона в удаляемом
воздухе после адсорбера
= 2.10-4
кг/м3.
В качестве адсорбента применяется
активный уголь марки АР-А (эквивалентный
диаметр зерен сорбента
= 1,3.10-3
м, пористость сорбента нас
= 0,3).
Решение. Строится изотерма адсорбции и рабочая линия процесса в координатах x-y.
Для расчета координат точек изотермы адсорбции ацетона активным углем АР-А используются данные (табл. 1) по стандартному веществу (бензолу).
Таблица 1
Равновесные данные по адсорбции паров бензола и их смеси с воздухом
на активных углях
Марка угля |
Концентрация бензола, кг/м3 |
Марка угля |
Концентрация бензола, кг/м3 |
||
в
газовой фазе,
|
в
твердой фазе,
|
в газовой фазе, |
в твердой фазе, |
||
АР-А |
0,854 |
109,0 |
СКТ |
0,085 |
60,0 |
|
2,560 |
134,2 |
|
0,213 |
125,6 |
|
5,125 |
139,8 |
|
0,850 |
174,0 |
|
9,390 |
143,0 |
|
4,270 |
178,0 |
|
17,060 |
147,3 |
|
12,805 |
185,1 |
|
25,610 |
151,2 |
|
17,060 |
188,0 |
|
|
|
|
24,400 |
193,4 |
|
|
|
|
25,610 |
198,0 |
АГ-3 |
0,035 |
75,0 |
СКТ-6А |
0,000 |
150,0 |
|
0,427 |
120,0 |
|
1,000 |
220,0 |
|
2,134 |
157,5 |
|
2,000 |
263,0 |
|
4,691 |
170,5 |
|
4,000 |
276,0 |
|
8,540 |
180,0 |
|
5,000 |
280,0 |
|
17,060 |
197,5 |
|
6,000 |
284,0 |
|
25,610 |
215,0 |
|
8,000 |
285,0 |
|
|
|
|
10,000 |
290,0 |
|
|
|
|
16,000 |
296.0 |
|
|
|
|
25,000 |
300,0 |
|
|
|
|
30,000 |
300,0 |
Используя справочные данные (табл. 2), определяется коэффициент аффинности, рассчитываются ординаты фазовой диаграммы y - x.
Таблица 2
Значение коэффициентов аффинности
Вещество |
|
Вещество |
|
Ацетон |
0,88 |
Пентан |
1,12 |
Бензол |
1,00 |
Пропан |
0,78 |
Бромистый метил |
0,57 |
Сероуглерод |
0,70 |
Бутан |
0,90 |
Толуол |
1,25 |
Бутилацетат |
1,48 |
Уксусная кислота |
0,79 |
Гексан |
1,35 |
Хлористый этил |
0,76 |
Гептан |
1,59 |
Хлороформ |
0,86 |
Дихлорэтан |
1,31 |
Хлорпикрин |
1,28 |
Диэтиловый эфир |
1,09 |
Этиловый спирт |
0,61 |
Метиловый спирт |
0,40 |
Четыреххлористый углерод |
1,05 |
Муравьиная кислота |
0,61 |
Циклогексан |
1,03 |
Для определения соответствующих абсцисс фазовой диаграммы используются уравнения
;
,
а также данные по давлению насыщенных паров бензола и ацетона (табл. 3).
Таблица 3