Решение. Пример расчета массообменного процесса

Пример расчета массообменного процесса

Аммиак поглощается водой из газа (воздуха, фазы G) с начальным содержанием NH₃ 5 объемных процентов, конечное содержание NH₃ в газе 0,27 объемных процента.

Количество поступающего газа 10 000 м³/ч (при нормальных условиях). Общее давление газа P = 760 мм рт. ст. Содержание NH₃ в поступающей на абсорбцию воде 0,2 весовых процента, удельный расход поглотителя l = 1,18 кг/кг.

Определить количество поглощаемого аммиака, конечную концентрацию его в воде и построить рабочую линию данного процесса абсорбции.

Количество инертного газа (воздуха) составляет (при нормальных условиях)

10 000 ∙ (1 – 0,05) = 9 500 м³/ч

или G = 9 500 ∙ 1,29 ≈ 12 300 кг/ч,

где 1,29 кг/м³ – плотность воздуха при нормальных условиях.

Относительные весовые составы газовой фазы определяются по формуле относительного весового состава:

,

где G_к, G_н – количества компонента и носителя в объеме V, кг;

M_к, M_н – молекулярные массы компонента и носителя,

заменяя в ней величины давления на пропорциональные им объемные содержания, получим:

на входе ,

на выходе .

Количество поглощаемого аммиака составляет

M = G∙(Y₁ – Y₂) = 12300∙(0,0309 – 0,0016) = 360 кг/ч.

Определяем расход воды

L = l ∙ G = 1,18 ∙ 12300 = 14500 кг/ч.

Концентрация аммиака в поступающей на абсорбцию воде составит (в относительных весовых единицах):

.

Конечную концентрацию аммиака в поглощающей воде определим по уравнению

,

откуда

.

Уравнение рабочей линии по формуле:

Y = Y₂ + l ∙ (X – X₂),

имеет следующий вид

Y = 0,0016 + 1,18∙(X – 0,002) = 1,18 ∙X – 0,00076.

Рабочая линия АВ данного процесса абсорбции имеет вид, показанный на представленном ниже графике: