Концентрация бензола в поглотителе на выходе из абсорбера и расход поглотительного масла

Задача 1

бензол абсорбер пар масло

Абсорбер для улавливания паров бензола из парогазовой смеси орошается поглотительным маслом с мольной массой 260 кг/кмоль. среднее давление в абсорбере Р_абс.=800 мм.рт.ст., температура 40°С. Расход парогазовой смеси 3600 м³/ч (при рабочих условиях). Концентрация бензола в газовой смеси на входе в абсорбер 2% (об.); извлекается 95% бензола. содержание бензола в поглотительном масле, поступающем в абсорбере после регенерации 0,2% (мол.). Расход поглотительного масла в 1,5 раза больше теоретически минимального. Для расчета равновесных составов принять, что растворимость бензола в масле определяется законом Рауля. При концентрациях бензола в жидкости до х=0,1 кмоль бензола/кмоль масла равновесную зависимость Y*=f(х) считать прямолинейной.

Определить:

1) Расход поглотительного масла в кг/ч;

2) Концентрацию бензола в поглотительном масле, выходящем из абсорбера;

3) Диаметр и высоту насадочного абсорбера при скорости газа в нем (фиктивной) 0,5 м/с и высоте единицы переноса (ВЕТТ) h_оу=0,9 м;

4) Высоту тарельчатого абсорбера при среднем к.п.д. тарелок 0,67 и расстояние между тарелками.

Концентрация бензола в поглотителе на выходе из абсорбера и расход поглотительного масла

Массу паров бензола (Б), переходящего в процессе абсорбции из газовой смеси (Г) в поглотитель (М) за единицу времени, находят из уравнения материального баланса:

,

где L, G – расходы соответственно чистого поглотителя и инертной части газа, кг/с;  - конечная и начальная концентрация бензола в поглотительном масле, кг Б/кг М;  - начальная и конечная концентрация бензола в газовой фазе, кг Б/кг Г выразим составы фаз, нагрузки по газу и жидкости в выбранной для расчета размерности:

; ,

Где ρ_0у – средняя плотность парогазовой смеси при нормальных условиях. Принимаем плотность парогазовой смеси равной плотности коксового газа, ρ_0у=0,44кг/м³.

Пересчитаем объемные концентрации в массовые. Пересчитаем объем парогазовой смеси для нормальных условий.

V₀=Р·V·Т₀/(Т·Р₀)=800·3600·273/(313·740)=3394,5 м³/ч, что соответствует 3394,5/22,4=151,54 кмоль/ч и 3394,5·0,44=1493,6 кг/ч. Таким образом, у_н=67,89 м³/ч=3,031 кмоль/ч=236,4 кг/ч=15,8% (по массе); при 95% поглощении у_к=0,93% (по массе)

Получим:

 кг Б/кг Г

 кг Б/кг Г

 моль Б/кг М

Для перевода объемной мольной концентрации в относительную массовую воспользуемся формулой:

М_А=260 кг/кмоль, ρ - плотность поглотительного масла, примем 900 кг/м³

кг Б/кг М

Расход поглотительного масла L принят в 1,5 раза больше минимального L_min:

Отсюда:

,

где  - концентрация бензола в жидкости, равновесная с газом начального состава. По условию задачи зависимость равновесной концентрации прямолинейна и равна 0,1 кмоль Б/кмоль Г.

Расход инертной части газа:

G=V₀(1-у_об)·(ρ_0у–у_н),

Где у_об – объемная доля бензола в газе, равная 2%, то есть 0,02 м³ Б/ м³ Г

G=3394,5·(1-0,02)·(0,44-0,0093)=1432,77 кг/с

Производительность абсорбера по поглощаемому компоненту:

М=G·( )=1432,77(0,56-0,0216)=771,4 кг/с

Расход поглотителя:

L=М/( )=771,4/(0,067-0,00002)=11516,8 кг/с

Соотношение расходов фаз, или удельный расход поглотителя:

l=L/G=11516,8/1432,77=8,04 кг/кг