W y d z i a ł C h e m i c z n y P o l i t e c h n i k a R z e s z o w s k a i m. I n a c e o Ł u k a s i e w i c z a Wojciech Piątkowski Wykład III BSORPCJ zadania Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej Wydział Chemiczny, Politechnika Rzeszowska
Zaprojektować absorber do absorpcji CO z azu za pomoca wody Dane technoloiczne: 1) natężenie przepływu azu na wlocie: 4430 [Nm 3 /h]; 1) Dane projektowe: ) Średnie ciśnienie azu P = 15 atm; 3) Temperatura absorpcji t = 5 o C; 4) Zawartość CO w wodzie doprowadzanej: 5 m/l; Składnik fazy azowej Wlot azu (1) [%obj. Wylot azu () [%obj. M z wlot 3.8 M z wylot 43.6 CO CO H N 30 4 50 16 1 5 70 4 m(t, P) 0.1 m(t, P) 6.7
Gaz wlotowy Składnik M j V j [Nm 3 /h] j0 = M j /V M0 [k/m 3 ] m j [k/h] m ' j [kmol/h] CO H N Suma Inerty 8 8 4430*0.04 =177. 4430*0.50 = 15 4430*0.16 =708.8 1.50 0.089 1.50 1.5 197.1 886.0 7.91 98.55 31.64 3101-1304.6 138.10 CO 44 4430*0.30 =139 1.964 610. 59.3 Suma 4430-3914.8 197.4 Gaz wylotowy Składnik M j V j [Nm 3 /h] j0 = M j /V M0 [k/m 3 ] [k/h] m j m 'j [kmol/h] CO H N Suma Inerty 8 8 4430*0.04 =177. 4430*0.50 = 15 4430*0.16 = 708.8 1.50 0.089 1.50 1.5 197.1 886.0 7.91 98.55 31.64 3101-1304.6 138.10 CO 44 4430*0.01 = 44.30 1.964 87.0 1.98 Suma 3145.3-1391.6 140.08
Bilans masowy absorbera: m' m' m' m' Y Y 59.3 1.98 57.33 m' X X 1 i 1 ic 1 ' 3 Y m m j j1 ' Y Y 1 59.3 /138.10.43 1.98/138.10.014 X 0.05 18 1.05 10 44 997 5 przeciwprąd Równanie linii ruchowej dla przeciwprądu () Y X Y ' m ' m ic i X m m ' ic ' i X Y 1 1 x (1) Y 1 X 1
Równanie linii równowai: 5 PY 15 1.013 10 0.43 p H x ; p 456913Pa 1 10.43 * * 1 1 Y 1 * 8 p 1 456913 3 H =1.65 10 Pa x 1.7 10 8 H 1.65 10 X X x * 1 1 1 X 1.0510 5 1 Y 1 10 PRZYKŁD 1 t ' mic Y1 Y min ' * X 1 X m i min 0.430.014 0.007 1.05 10 5 154.66 8 Y 6 4 a min Y 0 0 1 3 4 5 X X X * = 0 1
1 Y 1 0.40 0.35 0.30 0.5 Y 0.0 0.15 0.10 0.05 RZECZYWISTOŚĆ Y 0.00 0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.000 0.005 X X X* 1
m trzecz t z =1.5 1.5 154.66 3 m ' ic Y1 Y ' z min X1 X i rzecz Y1 Y X trzecz 0.430.014 1.05 10 3 X 1 0.0018 t 3 rzecz Y 1 0.40 0.35 0.30 0.5 1 1 5 Y 0.0 Y 0.15 0.10 0.05 0.00 0.0000 0.0005 0.0010 0.0015 0.000 0.005 X X X 1 X* 1
X p Y Siła napędowa x 1 1 0.0018 H x 1.65 10 0.0018 97000Pa ; * 8 p 97000 0.43 15 1.013 10 97000 * 1 1 5 P p 1 Y Y Y Y * * * 0 Y 0.43 0.43 0.187 1 Y 0.014 0 0.014 Y 1 Y 0.187 0.014 Y m 0.0667 Y 1 0.187 ln ln Y 0.014
' mi 138.1 [kmol i/h] 0.038[kmol i/s] m ' ic ' i m m ' ic rzecz t rzecz 3 0.0388.9[kmol wody/s] 160.[k wody/s]
16 0 3 0 15 0 5 0 y x exp(-4x) 1. y. w c c kr. c. c a w m m 0.5 0.15 0.15 0.5 5 1) x 3.0 1000 5 c c m m -4 ) y 1. exp( 4x) =1. exp( 4.0) =1. exp( 8.08) =3.8 10 Zjawisko zalewania (zachłystywania się) aparatu (Korelacja Kafarowa Dytnierskieo)
Założenia hydrodynamiczne Pierścienie Rashia: 50*50 mm; a = 13 [m / m 3 ]; = 0.67 3) y w 0kr 3 a c c w 0.16 w 0kr 3 4 3 y c 3.8 10 0.67 9.81 1000 5 0.03 m/s a 13 5 w rz 0.8w 0.04 m/s 0kr F D w V m 3914.8 1.81 m 0.785 Dw w w 3600 5 0.04 rz m rz F 1.81 1.5m Dw znorm 1.6m 0.785 0.785
Faza azowa ruch wymuszony przez wypełnienie 0.8 0.33 Sh 0.1 Re Sc Wzór van Krevelena d e e Rez d e = d w w Sh d e w Re z e = 0 a = 13 [m / m 3 ]; = 0.67 1 1 0.0081m a 13 F 1.81 m 0 3194.81391.6 m sred 3600 653. F 1.81 1.81 0.407 [k/m s] y j(1) 0.04 0.50 0.16 y i 0.70 y 0.30 1.00 tabl. 3-6 Hobler Dyfuzyjny ruch masy i absorbery y j() 0.05 0.70 0.4 y i 0.99 y 0.01 1.00 y j(sr) 0.045 0.60 0.0 y i 0.845 y 0.155 1.00
m n i1 n i1 y M T i i i kri y M T i i kri 5 6 5 5 0.045 10 108 0.6 8 10 8.3 0. 1.8 10 59.5 0.155 1.4 10 155.5 5 1.483 10 Pa s 0.045 1080.6 8.30. 59.5 0.155 155.5 0.407 13 1.483 10 0 Rez 3.1 5 a D B 3/ 3/ p0 4 98 1 6 T DB0 0.138 10 1.05 10 m /s T0 p 73 15 5 1.483 10 Sc 0.565 6 D B 1.05 10 5 0.8 0.33 0.8 0.33 Sh 0.1 Re Sc 0.1 3.1 0.565 6.55
D 0.138 10 4 ' B0 7 B0 VM 0.4 6.161 10 [kmol/m s] 1/ 1/ ' ' T 7 98 7 B B0 T0 73 6.161 10 6.437 10 [kmol/m s] Tablica IV-10 6. 10-7 ' ' 7 d e ' Sh B 6.55 6.437 10 5 Sh 8.05 10 [kmol/m s] ' B dw 0.05
Faza ciekła spływ rawitacyjny po wypełnieniu tabl. 3-11 Hobler Dyfuzyjny ruch masy i absorbery 0.5 0.5 Sh 0.013 Re Sc d e 1 1 0.0081m a 51 w Re z dla e = 0c > 0.0106 [k/m s] a = 13 [m / m 3 ]; = 0.67 0c mc 160. F 1.81 88.41 [k/m s] d d 88.41 0.0081 e e 0c e Rez 795.9 4 c 9 10 4 c 9 10 Scc 508.47 9 D B c 1.77 10 1000 D T 1.77 10 98 10 10 [kmol/m s] 3 0 9 9 B5 DB0 4 T0 5 93 9 10 D C 10 55.45 1.1 10 [kmol/m s] ' 9 7 B B 0.5 0.5 Sh 0.013 795.9 508.47 8.7 Sh 8.7 1.1 10 0.09[kmol/m s] ' 7 ' B c 6 z 43.5 10
n * Y 0.43 KY, X = 135 X 0.0018 (1) 1 1 n 1 135 17078 5 k Y c 8.05 10 0.09 k Y 5 5.856 10 [kmol/m s]
k Y ' m Y m ' m 57.33/ 3600 0.016 [kmol / s] 0.704 [k / s] Y m 0.0667 k Y 5 5.856 10 [kmol/m s] 0.016 5 5.856 10 0.0667 4096m H 4096 18.38m a F 13 1.81
Zmiana Pierścieni Rashia: 5*5 mm; a = 0 [m / m 3 ]; = 0.58 3) y w 0kr 3 a c c w 0.16 w 0kr 3 4 3 y c 3.8 10 0.58 9.81 1000 5 0.011 m/s a 0 5 w rz 0.8w 0.0088m/s 0kr F D w V m 3914.8 4.943m 0.785 Dw w w 3600 5 0.0088 rz m rz F 4.943.5m Dw znorm.6m 0.785 0.785
Faza azowa ruch wymuszony przez wypełnienie 0.8 0.33 Sh 0.1 Re Sc Wzór van Krevelena d e e Rez d e = d w w Sh d e w Re z e = 0 a = 0 [m / m 3 ]; = 0.58 1 1 0.00495m a 0 F 4.943m 0 3194.81391.6 m sred 3600 653. F 1.449 3600 4.943 0.149 [k/m s] 0.149 0 1.483 10 0 Rez 456.7 5 a 0.8 0.33 0.8 0.33 Sh 0.1 Re Sc 0.1 456.7 0.565 11.1 ' ' 7 d e ' Sh B 11.1 6.437 10 4 Sh.858 10 [kmol/m s] ' B dw 0.05
Faza ciekła spływ rawitacyjny po wypełnieniu tabl. 3-11 Hobler Dyfuzyjny ruch masy i absorbery 0.667 0.333 Sh 0.015 Re Sc d e 1 1 0.00495m a 0 w Re z dla e = 0c > 0.0106 [k/m s] a = 0 [m / m 3 ]; = 0.58 0c mc 160. F 4.943 3.41 [k/m s] d d 3.41 0.00495 e e 0c e Rez 34.1 4 c 9 10 4 c 9 10 Scc 508.47 9 D B c 1.77 10 1000 D T 1.77 10 98 10 10 [kmol/m s] 3 0 9 9 B5 DB0 4 T0 5 93 9 10 D C 10 55.45 1.1 10 [kmol/m s] ' 9 7 B B 0.667 0.333 Sh 0.015 34.1 508.47 7. Sh 7. 1.1 10 0.00668[kmol/m s] ' 7 ' B c 6 z 43.5 10
n * Y 0.43 KY, X = 135 X 0.0018 (1) 1 1 n 1 135 3708 4 k Y c.858 10 0.00668 k Y 5 4.18 10 [kmol/m s]
k Y ' m Y m ' m 57.33/ 3600 0.016 [kmol / s] 0.704 [k / s] Y m 0.0667 k Y 5 4.18 10 [kmol/m s] 0.016 5 4.18 10 0.0667 5687 m H 5687 5.7m H 5.7 a F 0 4.943 S. D.6 w