Процессы и аппараты упаковочного производства

МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ АБСОРБЦИИ

Материальный баланс и расход абсорбента. В Гл. 1 в качестве примера приложения законов сохранения массы к процессам химиче­ской технологии было получено уравнение (1.6) материального баланса процесса абсорбции:

S МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ АБСОРБЦИИ

Где G Расход инертного газа, кмоль/с; МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ АБСОРБЦИИ и У, начальная и конечная концентрации абсорбтива в газовой смеси, кмоль/кмоль инертного газа; L-расход абсорбсша, кмоль/с; Хн и Хк Начальная и конечная концентрации абсорбтива в поглотителе, кмоль/кмоль абсорбента.

Обычно из уравнения материального баланса определяют общий расход абсорбента:

L=G(YH- YK)/(XK-XJ (16.10)

Или его удельный расход / (кмоль/кмоль инертного газа):

МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ АБСОРБЦИИ (16.11)

Уравнение (16.11) можно записать следующим образом:

МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ АБСОРБЦИИ (16.12)

Это уравнение определяет зависимость между составами газа жидкости в произвольном сечении аппарата и поэтому носит название уравнения рабочей линии.

Из уравнения (16.12) следует, что рабочая линия абсорбции в координатах У— X Представляет собой прямую с углом наклона, тангенс которого равен / = L/G.

Рассмотрим понятие об удельном расходе абсорбента и выбор
размера аппарата для проведения этого процесса. Связь между
удельным расходом абсорбента и размером абсорбера показана на
рис. 16-2, А. В данном случае заданными являются начальная и ко-
нечная концентрации газа (Ун и Ук),' расход инертного газа G И
начальная концентрация абсорбента Хи. Таким образом, переменными в уравнении (16.12) являются расход абсорбента L и его конечная концентрация Хк, от которых зависит положение рабочих
линий на диаграмме YX И, следовательно, величина движущей
силы процесса и соответственно размер абсорбера [уравнение
(15.36)]. Через точку А (рис. 16-2, А) С координатами Ук и Хнв в соответствии с уравнением (16.12) проведены рабочие линии АВ,
У,, АВ2, АВ3, Отвечающие различным концентрациям абсорбента
или разным удельным его расходам Поскольку начальная концентрация МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ АБСОРБЦИИ газа задана, то точки МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ АБСОРБЦИИ будут лежать на одной горизонтальной прямой.

МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ АБСОРБЦИИ

I


МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНСЫ АБСОРБЦИИ

О

Рис. 16-2. К определению удель­ного (а) И оптимального удель­ного (б) Расходов абсорбента (S Затраты в руб.)

Движущая сила процесса абсорбции для любого значения X и Выбранной величины / будет выражаться разностью ординат YУ*, изображенных вертикальными отрезками, соединяющими соответствующие точки рабочей линии и линии равновесия. Для всего абсорбера можно принять среднее значение АУср, величина которого, например для линии АВ1, Изображена на рис. 16-2, А Отрезком А7ср. Величина движущей силы будет тем больше, чем круче наклон рабочей линии и, следовательно, чем больше удель­ный расход абсорбента. При совпадении рабочей линии с верти­калью АУср будет иметь максимальное значение, и, следовательно, размеры аппарата при этом минимальны [так как число единиц переноса Пу = (АУб — АУм)/А7ср, то при постоянстве АУМ значения AF6 и АУср максимальны]. Удельный расход абсорбента при этом будет бесконечно большим, поскольку XК = XН И знаменатель в уравнении (16.11) будет равен 0.

Если же рабочая линия АВЪ Касается линии равновесия, то удельный расход абсорбента минимален (т. е. / = /min), а величина АУср в точке касания равна нулю, поскольку в этой точке Ун = У *; при этом Пу = Оо.

В технике в массообменных, в том числе и в абсорбционных, аппаратах равновесие между фазами не достигается и всегда ХК<Х* (где ^jf-концентрация поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с поступающим газом). Поэтому вели­чина / всегда должна быть больше минимального значения /min, отвечающего предельному положению рабочей линии, т. е. линии АВЪ На рис. 16-2. Заменив Хк На X* В уравнении (16.11), получим выражение для определения минимального расхода абсорбента:

Отметим, что увеличение удельного расхода / абсорбента одно­временно с уменьшением высоты абсорбера может привести к за­метному увеличению его диаметра. Это происходит потому, что

48


; увеличением / = L/C Возрастает также расход поглотителя L (G Остается постоянной величиной), а при этом снижаются допустимые •чсорости газа в абсорбере, по которым находят его диаметр. 1оэтому если удельный расход абсорбента не задан (т. е. не задана конечная концентрация Хк Абсорбента), следует выбирать та­кое соотношение между размерами абсорбера затратами на его эксплуатацию и величиной /, при котором величина удельного расхода абсорбента будет оптимальной. Величину оптимального расхода абсорбента /опт находят с помощью технико-экономиче-

Кого расчета. Затраты S (рис. 16-2,5) на поглощение в абсорбере 1 кмоль газа

Южно представить следующим образом:

S = S, + S2 + s3,

Где Sj затраты, не зависящие от размеров аппарата и расхода абсорбента (стои­мость газа, обслуживание и т. д.); S2 Капитальные вложения, зависящие от размеров абсорбера (стоимость энергии на преодоление гидравлического сопротивления при прохождении газа через абсорбер и т. д.); 53 затраты, зависящие от расхода абсорбента (стоимость перекачки абсорбента, расходы на десорбцию и т. д.).

Так как S{ Не зависит от расхода абсорбента, то функция 5 — /(/) на рис. 16-2,6 Выражается горизонтальной прямой линией. Построив по ряду точек зависимости 5"2 =/(/) и 53 = F(/), строим кривую S Общих расходов, которая имеет минимум, соответст­вующий оптимальному удельному расходу /opt абсорбента.

Процессы и аппараты упаковочного производства

СХЕМЫ АБСОРБЦИОННЫХ УСТАНОВОК

Схемы промышленных абсорбционных установок можно разделить На две основные группы: 1) с однократным использованием абсорБента ( г. е. десорбция поглощенных компонентов не производится); 2) с многократным использованием абсорбента (т. е. …

Подвод теплоты к абсорбенту

Этот метод десорбции наиболее распространен в технике вследствие своей простоты. В данном случае температура при десорбции выше, чем при абсорбции, и поэтому линии равновесия при абсорбции и десорбции не совпа­дают. …

Отгонка в токе инертного газа или водяного пара

Для проведения десорбции по этому методу в качестве инертного газа обычно используют воздух. Если температуры воздуха и поступающего на десорбцию поглотителя практически равны, то теплотой выделения компонента из раствора можно …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.