Примеры решения заданий. Пример 1.Построить рабочую линию и линию равновесия процесса поглощения аммиака водой из воздуха и определить конечную концентрацию его в газовой фазе и

Пример 1.Построить рабочую линию и линию равновесия процесса поглощения аммиака водой из воздуха и определить конечную концентрацию его в газовой фазе и среднюю движущую силу процесса. Начальное содержание аммиака в газе c_н составляет
5 об.%, общее давление P = 101,3 кПа, температура поступающей на абсорбцию воды равна 20°С, абсорбер работает без охлаждения, дифференциальная теплота растворения Ф = 2070·10³ Дж/кг, а теплоемкость воды С = 4190 Дж/(кг·град). Объемный расход газа V₀ равен
10 000 м³/ч при нормальных условиях. Удельный расход поглотителя
l = L/G = 1,18 кг/кг, содержание аммиака в воде, поступающей на абсорбцию y_нравно 0,2 мас.%, концентрация его в воде после абсорбции x_к равна 2,61 мас.%. Линия равновесия для процесса растворения аммиака в воде строится по следующим данным:

X 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

Y^* 0,0025 0,0057 0,0097 0,0147 0,0212 0,0284

Решение. 1. Определяем объемный расход инертного газа-носителя (воздуха) при нормальных условиях

м³/ч.

Массовый расход воздуха G

кг/ч,

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

2. Определяем относительные массовые составы газов и воды, поступающих на абсорбцию:

;

; .

3. Находим общий расход воды L, кг/ч,

.

4. Определяем количество поглощенного аммиака, кг/ч

.

5. Рассчитываем концентрацию аммиака в газовой фазе после абсорбции

.

Строим рабочую линию процесса, пользуясь уравнениями материального баланса: 12300·0,0309 + 14500·0,002 = 14500Х + 12300Y

6. Уравнение рабочей линии процесса абсорбции

Строим рабочую линию на графике по двум точкам: точка А – начальная точка процесса абсорбции с координатами Y_н = 0,0309, X_к = 0,0268 и точка В – конечная, с координатами Y_к = 0,0016, X_н = 0,002.

Температура воды после поглощения аммиака

.

Задаваясь значениями Х , находим температуру и определяем значения H, р^* и y^*:

Результаты расчета представлены в табл.17.

Таблица.17