Абсорбция. Перегонка и ректификация

41-50. Рассчитать высоту насадки H насадочного абсорбера для поглощения абсорбтива водой из воздуха при t = 20˚C и Р = 760 мм. рт. ст. от Ун до Ук. Расход инертной части газовой смеси при нормальных условиях Vо. Начальная концентрация абсорбтива в воде Хн = 0. Принять расход воды L

= 1,5· Lmin; рабочую скорость газа в аппарате равной 80 % от скорости захлебывания. Насадка – керамические кольца Рашига, неупорядоченные. Характеристики насадки: σ = 200 м2/м3, Vсв = 0,74 м3/м3, dэ = 0,015 м. Доля активной поверхности насадки φ = 0,95.

 

Исходные данные приведены в таблице 12.

 

Таблица 12

№ задания	Абсорбтив	Vo, м3/с	Ун, мольн. %	Ук, мольн. %	Коэффициент распределения, m
41	Пары ацетона	2,0	2,1	0,1	1,68
42	– // –	1,5	1,9	0,1	– // –
43	– // –	2,2	2,3	0,15	– // –
44	– // –	2,5	1,6	0,12	– // –
45	– // –	2,0	1,6	0,1	– // –
46	Пары этанола	4,2	1,3	0,04	1,08
47	– // –	3,8	0,9	0,01	– // –
48	– // –	2,8	1,3	0,01	– // –
49	– // –	3,5	0,95	0,02	– // –
50	– // –	4,0	0,6	0,03	– // –

Пример решения заданий приведен в приложении 6.

 

 

51-60. Рассчитать высоту тарельчатой ректификационной колонны непрерывного действия для разделения бинарной смеси при атмосферном давлении. Производительность по исходной смеси Gf, кг/ч. Содержание легколетучего компонента в исходной смеси Xf, % мас., в дистилляте Xp, % мас., в кубовом остатке Xw, % мас. Исходная смесь подается в колонну при температуре кипения.

 

Исходные данные приведены в таблице 13.

 

Таблица 13

 

№ зада- ния	Произво- дитель- ность Gf, кг/ч	Исходная смесь	Тип тарелки	Xf, % мас.	Xp, % мас.	Xw, % мас.
1	2	3	4	5	6	7
51	12000	Бензол – толуол	Колпачковая	52,0	95,0	3,0
52	8000	Вода – уксусная кислота	Ситчатая	20,0	96,0	1,5
53	4000	Метанол – вода	Провальная	22,0	82,0	0,5
54	7200	Сероугле- род – Четырех- хлористый углерод	Колпачковая	20,0	85,0	1,4
55	8900	Четырех- хлористый углерод – толуол	Ситчатая	32,0	45,0	3,5

Продолжение таблицы 13

 

1	2	3	4	5	6	7
56	24500	Этанол – вода	Провальная	18,0	92,0	1,4
57	6600	Бензол – толуол	Ситчатая	45,0	97,0	2,0
58	5090	Метанол – вода	Колпачковая	28,0	98,5	0,9
59	4400	Сероугле- род– четырех- хлористый углерод	Провальная	30,0	90,0	1,2
60	14900	Этанол – вода	Колпачковая	15,0	90,0	1,0

 

Равновесные данные приведены в приложении 3. Пример решения заданий приведен в /3/ на стр. 351. Отличие от рассматриваемого примера заключается в определении КПД тарелок (пункт IV), для которого используется график, приведенный в приложении 3.

Тема 5. Сушка. Адсорбция

61-70. Рассчитать и выбрать нормализованную конвективную сушилку барабанного типа с подъемно- лопастным перевалочным устройством для высушивания селитры при следующих исходных данных:

1. Производительность сушилки Gсух, кг/ч (по абсолютно сухому материалу)

2. Влажность материала:

начальная – wн, % мас.; конечная – wк, % мас.

3. Температура материала на входе в сушилку –  θн,

ºС, на выходе – θк, ºС.

4. Характеристика состояния воздуха на входе в калорифер t0 = 20ºС, φ0 = 0,8; на входе сушилку – t1, ºС, на выходе из сушилки – t2, ºС.

5. Удельные потери тепла в окружающую среду (qп) принять 4 ÷ 6 % от удельного расхода тепла в теоретической сушилке;

6. Напряжение по влаге А, кг/м3ч.

7. Удельная теплоемкость высушенного материала

Cм = 1 кДж кг × К .

8. Рекомендуемое соотношение длины барабана к диаметру: L/D = 3,5 ÷ 9.

9. Насыпная плотность материала ρн = 900 кг/м3.

Исходные данные приведены в таблице 14.

Таблица 14

№ задания	G, кг/ч	Wн, % масс	Wк, % масс	θн, ºС	θк, ºС	t1, ºC	t2, ºC	A, кг/м3ч
61	1000	3,0	0,2	15	30	100	50	6
62	1200	5,0	0,3	18	40	100	60	6,5
53	1400	4,0	0,4	20	45	110	50	6
54	1600	3,5	0,5	22	48	110	60	6,5
55	1800	4,5	0,35	25	50	120	60	7
56	2000	4,0	0,3	17	40	100	50	6
57	2200	5,0	0,4	20	50	110	60	6,5
58	2400	4,5	0,35	23	45	100	50	7
59	2600	3,5	0,45	28	50	110	60	6
60	2800	4,0	0,25	18	40	120	50	7

 

Пример решения задания приведен в приложении 7.

 

 

71-80. Определить необходимое количество адсорбента, диаметр аппарата и продолжительность процесса в адсорбере периодического действия с неподвижным слоем адсорбента для поглощения паров компонента из паро-воздушной смеси активированным углем. Температура процесса t = 20 ºC. Давление атмосферное. Для определения фиктивной скорости газа использовать уравнение, полученное на основе технико- экономического анализа адсорберов

w =                            .

 

Исходные данные приведены в таблице 15.

Таблица 15

№ зада- ния	Количество паровоздуш- ной смеси, поступающее в адсорбер за один период, м3	Поглоща- емый компонент смеси	Начальная концентра- ция компонента, Со, кг/м3	Высо- та слоя адсор- бента Н, м	Марка погло- тителя
71	4000	Диэтиловый эфир	0,008	0,75	АГ-3
72	6000	Этиловый спирт 70%	0,007	1,2	АГ-5
73	8000	Диэтиловый эфир 30%	0,025	1,1	АР-3
74	5000	Этиловый спирт	0,0085	1,00	АГ-3
75	7000	Бензол	0,015	1,00	АГ-5
76	5000	Этиловый спирт 70%	0,009	0,8	АГ-3
77	7500	Диэтиловый эфир 30%	0,018	0,85	АГ-3
78	8500	Этиловый спирт	0,009	1,1	АГ-5
79	4500	Метиловый спирт	0,0085	1,2	АГ-5
80	6500	Этиловый спирт	0,008	0,8	АГ-5

 

Пример решения задания приведен в /3/ - примеры 9.4 и

Использовать изотерму адсорбции на рис.9.2 из /3/. Концентрацию поглощаемого вещества на выходе из аппарата (проскоковую) принять равной 5% от начальной.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица 1 – Сортамент труб:

- стальные: У – углеродистая, Н - нержавеющая

наружный диаметр, мм

толщина стенки, мм

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

6

7

8

9

10

11

12

14

56

Н

Н

Н

60

У

У

У

У

75

Н

Н

Н

76

У

У

У

У

У

У

89

Н

У

Н

Н,У

У

У

90

Н

108

У

Н

У

110

Н

Н

114

У

У

У

У

У

133

Н

Н

Н

У

159

Н

Н

Н

168

У

У

У

У

У

194

Н

У

Н

У

У

219

Н

У

Н

У

245

У

273

Н

Н

Н,У

325

Н

Н

 

- алюминиевые

наружный диаметр, мм	толщина стенки, мм
	2	2,5	3	3,5	4	5	6	7	7,5	8	10
52
55
58 60	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
65
70
75
80		+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
85

 

90
95 100			+	+	+	+	+	+	+	+	+
105 110				+	+	+	+	+	+	+	+
115 120					+	+	+	+	+	+	+
125 130							+	+	+	+	+
135 140 150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 210 220 230 240 250 260 270 280											+

Таблица 2 – Физические свойства жидкостей (ρ, кг/м3; µ·103,

Па·с)

Жидкость		10	20	30	40	50	60	70	80	90
Вода	ρ µ	999,7 1,31	998,2 1,0	995,6 0,8	999,2 0,66	998,0 0,55	983,2 0,47	977,8 0,41	971,8 0,36	965,3 0,32
Глицерин (100%-ный)	ρ µ	1264,2 3950,0	1261,0 1480,0	1254,9 600,0	1250,0 330,0	1243,8 180,0	1237,6 102,0	1231,5 59,0	1223,9 35,0	1261,5 21,0
Глицерин (50%-ный)	ρ µ	1229,0 11,2	1126,3 7,3	1121,1 5,2	1215,0 3,8	1208,0 2,71	1202,0 2,05	1196,0 1,45	1188,0 1,07	1181,0 0,81
Этилацетат	ρ µ	962,0 0,51	900,0 0,47	888,0 0,43	876,0 0,38	863,0 0,34	850,0 0,31	837,0 0,28	824,0 0,26	819,0 0,23
Уксусная кислота 70%-ная	ρ µ	1077,9 3,2	1068,5 2,5	1059,0 2,1	1049,3 1,7	1039,0 1,38	1029,0 1,15	1010,0 0,94	1010,0 0,78	1000,0 0,65
Хлорбензол	ρ µ	1117,0 0,98	1106,0 0,85	1096,0 0,72	1085,0 0,65	1074,0 0,57	1969,0 0,49	1053,0 0,44	1042,0 0,39	1031,0 0,35

 

 

Плотность ρ, кг/м3

C, %	Температура, oC
	20	30	55	70	90	110	115	120	130	150
4	1042	1039	1028	1019	1007	991	986	982	973	954
6	1064	1060	1049	1040	1028	1011	1006	1002	993	973
8	1086	1082	1070	1061	1049	1031	1027	1022	1013	993
10	1108	1104	1091	1083	1070	1051	1046	1042	1032	1011
14	1153	1148	1134	1125	1113	1093	1088	1083	1073	1051
18	1197	1191	1177	1168	1155	1135	1130	1124	1114	1091
22	1241	1245	1220	1211	1198	1177	1171	1165	1155	1131
26	1284	1278	1263	1253	1240	1218	1212	1207	1196	1171
30	1327	1321	1305	1295	1282	1259	1253	1248	1236	1211
Вязкость m·103, Па·с
C, %	Температура, oC
	20	30	50	70	90	100	110	120	130	150
4	1,23	1,01	0,67	0,46	0,35	0,33	0,276	0,248	0,224	0,186
6	1,40	1,14	0,76	0,52	0,40	0,37	0,312	0,28	0,253	0,21
8	1,60	1,29	0,85	0,59	0,45	0,42	0,35	0,314	0,283	0,234
10	1,86	1,47	0,97	0,68	0,52	0,47	0,394	0,352	0,316	0,259
14	2,58	1,91	1,25	0,89	0,69	0,60	0,483	0,423	0,373	0,296
18	3,75	2,58	1,65	1,13	0,89	0,76	0,588	0,506	0,439	0,336
22	5,82	3,89	2,19	1,44	1,12	0,96	0,745	0,639	0,551	0,418
26	-	5,62	3,05	1,90	1,42	1,19	0,97	0,828	0,712	0,536
30	8,552	7,46	4,29	2,54	1,77	1,47	1,229	1,04	0,886	0,655

 

 

Теплоемкость C, Дж/кг·К

C, %	Температура, oC
	20	30	50	70	90	100	110	120	130	150
4	3969	3985	4006	4027	4040	4044	4099	4124	4155	4224
6	3893	3914	3939	3960	3977	3985	4043	4071	4104	4177
8	3826	3847	3881	3902	3918	3927	3989	4018	4052	4128
10	3772	3793	3835	3851	3864	3868	3938	3968	4002	4079
14	3692	3717	3759	3780	3784	3784	3862	3891	3926	4003
18	3638	3663	3705	3726	3730	3730	3809	3839	3874	3952
22	3592	3625	3667	3696	3696	3701	3780	3811	3848	3928
26	3558	3588	3638	3663	3667	3667	3818	3867	3922	4041
30	3521	3550	3609	3634	3639	3640	3815	3871	3934	4068
Теплопроводность l, Вт/м·К
C, %	Температура, oC
	20	30	40	50	60	70	80	90	95	100
5	0,617	0,631	0,644	0,657	0,668	0,679	0,688	0,696	0,701	0,704
10	0,626	0,642	0,655	0,668	0,680	0,690	0,700	0,708	0,712	0,716
15	0,633	0,650	0,664	0,677	0,688	0,699	0,708	0,717	0,721	0,725
20	0,640	0,655	0,669	0,681	0,693	0,704	0,714	0,723	0,727	0,731
25	0,644	0,660	0,673	0,686	0,698	0,708	0,717	0,726	0,730	0,735
30	0,647	0,662	0,676	0,689	0,701	0,711	0,721	0,729	0,733	0,738

 

 

Плотность ρ, кг/м3

C, %	Температура, oC
	20	30	50	70	90	100	110	120	130	150
10	1083	1080	1072	1061	1050	1043	1033	1025	1016	996
12	1103	1098	1091	1080	1068	1061	1051	1043	1034	1014
14	1121	1117	1108	1098	1087	1081	1070	1061	1052	1032
16	1140	1135	1128	1117	1105	1098	1087	1079	1069	1049
20	1179	1173	1166	1155	1143	1136	1125	1115	1106	1085
24	1219	1215	1205	1194	1182	1176	1163	1154	1144	1122
30	1282	1273	1267	1257	1244	1237	1223	1213	1203	1180
36	1348	1337	1332	1322	1308	1301	1287	1276	1265	1241
40	1394	1382	1378	1367	1354	1346	1331	1320	1309	1284
Вязкость m·103, Па·с
C, %	Температура, oC
	20	30	50	70	90	100	110	120	130	150
10	1,28	1,10	0,72	0,50	0,38	0,35	0,305	0,276	0,251	0,211
12	1,37	1,16	0,78	0,53	0,41	0,37	0,324	0,293	0,266	0,224
14	1,47	1,25	0,85	0,57	0,44	0,40	0,349	0,315	0,286	0,241
16	1,61	1,32	0,91	0,62	0,47	0,42	0,374	0,338	0,307	0,258
20	1,94	1,56	1,06	0,73	0,55	0,49	0,438	0,395	0,359	0,301
24	2,39	1,90	1,25	0,88	0,66	0,60	0,524	0,472	0,427	0,358
30	3,50	2,75	1,86	1,26	0,95	0,83	0,739	0,662	0,597	0,494
36	5,00	4,15	2,91	1,96	1,44	1,27	1,325	1,234	1,158	1,038
40	6,66	5,51	3,90	3,00	2,15	1,76	2,122	2,032	1,96	1,856

 

 

Теплоемкость C, Дж/кг·К

C, %	Температура, oC
	20	30	55	70	90	110	120	130	140	150
10	3604	3613	3634	3650	3663	3706	3727	3752	3778	3810
12	3500	508	3533	3546	3558	3608	3629	3655	3680	3713
14	3391	3408	3433	3449	3454	3507	3528	3554	3580	3612
16	3299	3315	3332	3345	3357	3407	3427	3453	3479	3510
20	3115	3131	3165	3177	3190	3247	3270	3298	3326	3359
24	2964	2985	3018	3035	3056	3111	3136	3165	3193	3228
30	2771	2792	2834	2855	2872	2932	2957	2986	3016	3051
36	2604	2625	2671	2692	2713	2804	2838	2876	2914	2958
40	2514	2532	2579	2591	2612	2740	2785	2834	2884	2940
Теплопроводность l, Вт/м·К
C, %	Температура, oC
	20	30	40	50	60	70	80	90	95	100
10	0,590	0,605	0,618	0,631	0,643	0,652	0,659	0,665	0,668	0,670
15	0,585	0,598	0,611	0,624	0,636	0,645	0,653	0,659	0,662	0,664
20	0,576	0,590	0,604	0,617	0,628	0,639	0,646	0,652	0,655	0,657
25	0,567	0,581	0,596	0,609	0,621	0,631	0,639	0,646	0,649	0,651
30	0,558	0,573	0,587	0,601	0,614	0,623	0,637	0,638	0,641	0,643
35	0,547	0,564	0,578	0,592	0,605	0,615	0,623	0,630	0,633	0,635
40	0,537	0,553	0,568	0,583	0,596	0,607	0,615	0,622	0,625	0,626

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Равновесные составы жидкости х и пара у (% мол) бинарных смесей при 760 мм.рт.ст. в зависимости от температуры кипения t (°C)

Смесь	Бензол - толуол			Вода - уксусная кислота			Метанол - вода
x	y	t		y	t		y	t
0	0	110,6		0	118,1		0	100
10	21,4	106,1		16,7	113,8		41,8	87,7
20	38,0	102,2		30,3	110,1		57,9	81,7
30	51,1	98,6		42,5	107,5		66,5	78,0
40	61,9	95,2		53,0	105,8		72,9	75,3
50	71,2	92,1		62,6	104,4		77,9	73,1
60	79,0	89,4		71,6	103,3		82,5	71,2
70	85,4	86,8		79,5	102,1		87,0	69,3
80	91,0	84,4		84,6	101,3		91,5	67,5
90	95,9	82,3		93,0	100,6		95,8	66,0
100	100	80,2		100	100		100	64,5
Смесь	Сероуглерод – четырёххлористый - углерод			Четыреххлористый углерод - толуол			Этанол - вода
x	y		t	y		t	y	t
0	0		76,7	0		110,6	0	100
10	24,0		71,0	25,0		106,0	44,2	86,5
20	42,3		66,0	39,5		101,0	53,1	83,2
30	54,4		62,3	53,5		96,0	57,6	81,7
40	64,5		59,0	64,5		92,3	61,3	80,8
50	72,6		56,1	72,0		90,0	65,4	80,0
60	79,1		53,7	80,6		86,5	69,9	79.4
70	84,8		51,6	86,3		83,7	75,3	79,0
80	90,1		49,6	93,0		81,2	81,8	78,6
90	95,0		47,9	97,5		78,0	89,8	78,4
100	100		49,3	100		76,7	100	78,4

 

 

КПД,% 90

 

 

70

 

 

50

 

 

Рис. 1. Зависимость КПД тарелок различных конструкций от

величины w      для тарелок: 1-колпачковая; 2-ситчатая; 3-

провальная.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4