Расчет и проектирование абсорбционной установки непрерывного действия для улавливания паров метанола из газовой смеси (воздушной) водой, страница 7

3.1 Расчет абсорбционной колонны

3.1.1 Начальные и конечные концентрации жидкой и газовой фаз.                   

Определим объемный расход инертного газа:

                                                                            (3.1.1)

где   V _возд – объемный расход инертного газа, м³/с;

V₀ – количество газовой смеси, поступающей на установку, при нормальных условиях, м³/с;

y_н – начальная объемная концентрация метанола в газовой фазе, доля.

                                                    

Приведем расход газа к заданным условиям.

Плотность воздуха в рабочих условиях равна:

,                                                                              (3.1.2)                                                                                                                                                           

где ρ₀ – плотность воздуха, при нормальных условиям, кг/м³;

T₀ – нормальная температура, К;

T – рабочая температура, К;

P – рабочее давление, Па;

P₀ - нормальное давление, Па.

.                                                                                          

Тогда массовый расход воздуха:

,                                                                                (3.1.3)

где  G_возд - массовый расход инертного газа, кг/с;

V_воз - объемный расход инертного газа, м³/с.

                                             .                                  

Выразим начальную и конечную относительные массовые концентрации газовой фазы по формулам:

                                                                              (3.1.4)                                                                             

                                                                                            (3.1.5)                                                                                           

где   - начальная и конечная относительные массовые концентрации газовой фазы, кг мет/кг возд;

y_н  – начальная объемная концентрация метанола в газовой фазе, доля;

М_мет, М_возд – мольные массы метанола и воздуха соответственно, кг/кмоль;

ε – степень извлечения, доли.

                                                                                                                                        

                                                                                                    

Определим количество поглощаемого метанола:

,                                                                                       (3.1.6)

где  М – количество поглощаемого метанола, кг/с;

G_возд – массовый расход инертного газа, кг/с;

 – начальная и конечная относительные массовые концентрации

газовой фазы, кг мет/кг возд.

                                                                              

Уравнение линии равновесия по закону Рауля:

,                                                                                        (3.1.7)

где  y* - равновесная мольная доля метанола в газовой смеси, кмоль мет/кмоль см;

х - мольная доля метанола в поглотителе, кмоль мет/кмоль смеси,

Р – парциальное давление метанола в газовой смеси, при рабочих условиях Р = 0,013, МПа /3 /;

П – рабочее давление, МПа;

 - массовая концентрация метанола в поглотителе, кг мет/кг вод.

Зададимся значениями  х и найдем y*:

Таблица 3.1

х, кмоль мет/кмоль вод	0	0,05	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3
у*, кмоль мет/кмоль см	0	0,065	0,013	0,0195	0,026	0,0325	0,039

Перейдем от мольных долей к относительным массовым концентрациям:

                                                                              (3.1.8)

                                                                                             (3.1.9)

где   –  массовая концентрация метанола в поглотителе, кг мет/кг вод;

 – равновесная массовая концентрация метанола в газовой смеси, кг мет/кг возд;