Практическая работа 6. Основы расчета и проектирования адсорберов. Расчет адсорбера

Расчет адсорбера заключается в определении конструктивных размеров (диаметр, высоту), объема адсорбента, времени защитного действия гидравлического сопротивления и некоторых других величин.

1) Д_а = , где V_Г – объемный расход пороговой смеси м³∕с,

- скорость, отнесенная к свободному сечению аппарата, м ∕с.

Для аппаратов с неподвижным слоем = 0,25 ÷ 0,3 м ∕с.

2)Объем адсорбента для разовой загрузки в аппарат V_ад =

n_у – число единиц переноса;

ß_у – объемный коэффициент масоопереноса, кг ∕м³·с.

или

у_н, у_к – начальная и конечная концентрация адсорбтива в парогазовой смеси,

х_н, х_к – начальная и конечная концентрация адсорбата в твердой фазе, кг ∕м³,

х, у – текущие концентрации адсорбата в твердой и адсорбтива в парогазовой фазе, кг ∕м³,

х^х, у^х – равновесные концентрации адсорбата, кг∕м³.

Уравнение можно решить методом графического интегрирования. Задавшись рядом значений «у» строим график в координатах 1∕(у – у^*) ― у, а затем, измерив площадь криволинейной трапеции находим величину искомого интеграла с учетом масштабов: М₁= l₁ ∕h₁ и М₂ = l₂ ∕h₂,

l₁ – значение ординаты 1∕(у – у^*),

h_{1 –} значение этой же ординаты в мм,

l₂ – значение абсциссы на графике у,

h₂ – значение этой же абсциссы в мм.

Для построения графика, используемого для получения числа единиц переноса, необходимо определить значение у^х (х^х). Для этого требуется построить изотермы адсорбции (линия 2) и рабочей линии процесса (линия 1). Изотерма адсорбции (кривая равновесия0 при t = const служит основной характеристикой процесса а₀ = f(p),

а₀ – статическая активность, р – парциальное давление.

Между концентрацией адсорбируемого вещества в газовой фазе и его существует уравнение Клапейрона:

, кг∕м³. Изотерму адсорбции строят на основании экспериментальных (либо справочных) данных. Для построения рабочей линии необходимо знать координаты минимум двух точек, отвечающих рабочим условиям процесса.

Например, если заданы у_н, у_к и х_н (начальные концентрации извлекаемого компонента в твердой фазе), то конечную концентрацию адсорбента в твердой фазе х_к определяем из уравнения:

- объем адсорбента, насыщаемый адсорбтивом в единицу времени (величина работающего слоя).

,м^3∕с,

Значение х* (равновесная концентрация адсорбата в твердой фазе), соответствующее заданному значению «у», определяют по изотерме адсорбции. Зная координаты (·)А (х_н;у_к) и (∙)Б (х_к; у_н) наносим их на график и соединяем прямой линией.

Для определения х^*, у^* задаемся значениями «у» в интервале у_н – у_к. Если перпендикуляр из начальной (∙)у_н продолжить до пересечения с равновесной линией 2 до (∙)Г и спроектировать ее на ось х, то получим равновесное соединение адсорбата в твердой фазе х^* при заданном значении у_н. Если изотерма адсорбции неизвестна, то ее можно построить по изотерме адсорбции стандартного вещества. Значение величин адсорбции пересчитывают по формуле:

, - ордината изотермы стандартного вещества(обычно бензола),кг/кг, - ордината определяемой изотермы, кг/кг, V₁, V₂ – мольные объемы стандартного и исследуемого вещества в жидком состоянии, ,

М – мольная масса вещества, кг/моль, - коэффициент аффиктивности, , , - плотность вещества в жидком состоянии, кг/м³.

Дата добавления: 2014-12-16