Разработка адсорбционной установки для отчистки газовой смеси от паров этилового спирта
3.1 Материальный баланс
Начальные относительные массовые составы газовой и жидкой фаз определяется по формулам [2, с. 206]:
Концентрация паров этилового спирта в газовой смеси на выходе из абсорбера определяется по формуле [2, с. 207]:
(3.1)
Конечную рабочую концентрацию паров этилового спирта в жидкости на выходе из абсорбера определяют по формуле [2, с. 207]:
,(3.2)
где х* - равновесная концентрация поглощаемого компонента, которая определяется расчетным путем или находится по справочным данным.
Для определения равновесной концентрации этилового спирта и построения линии равновесия выполняем расчет в такой последовательности: задаваясь рядом значений конечных концентраций этилового спирта в жидкости, вытекающей из абсорбера, рассчитываем температуру жидкости t2 и соответствующие им коэффициенты Генри по эмпирической формуле [6, с. 326]. Далее пересчитываем относительные массовые концентрации в мольные доли х и по формуле 2.3 находим значение равновесного парциального давления компонента газовой фазы р* и определяем равновесное содержание поглощаемого компонента в газовой фазе по формуле 2.4:
,(3.3)
где Е - коэффициент Генри.
.(3.4)
Где Р - общее давление газовой смеси, мм.рт.ст.; р* - равновесное парциальное давление поглощаемого газа, мм.рт.ст., [5, с. 591]
,(3.5)
где Ф - дифференциальная теплота растворения газа в поглотителе, Дж/кг; с - удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг·К); t1 и t2 - температура жидкости на входе в абсорбер и на выходе из него.
Результаты расчета сведены в таблицу № 1 приложения А.
При парциальном давлении паров этилового спирта в поступающем газе рн = 1,013·105·0,12=0,122·105 Па равновесная концентрация этилового спирта в жидкости, вытекающей из абсорбера составит (см. таблицу №1 приложения А):
Конечная концентрация паров этилового спирта в жидкости при степени насыщения составит:
Газовая смесь, поступающая на установку абсорбции, охлаждается в холодильнике до температуры плюс 20оС. В этом случае объем газовой смеси равен:
(3.6)
Количество этилового спирта, поступающего в колонну:
,(3.7)
где - плотность насыщенных паров этилового спирта при 20 оС [6].
Количество воздуха, поступающего в колонну:
(3.8)
Мольная масса газовой смеси:
Плотность газовой смеси, поступающей в абсорбер:
(3.9)
Количество поглощенного этилового спирта:
Расход воды в абсорбер:
(3.10)
адсорбер устройство газ