Thema 6 der Prüfungsvorbereitung für Chemieingenieure: Gasaufnahme

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Dieser Beitrag wurde zuletzt von zhanghp30 am 13.10.2018 um 23:02 geändert. 1. Wenn die Betriebsbedingungen wie das Verhältnis der Gase beim Absorptionsprozess, die Temperatur des Eingangsdes Absorptionsmittels, die Konzentration des Gases am Ausgang sowie die Konzentration des Absorptionsmittels im Reaktor konstant bleiben und angenommen wird, dass es sich um eine Mischung aus zwei Gasen mit niedriger Konzentration handelt, dann gilt: Wenn bei der Planung ein leistungsstärkeres Füllmaterial verwendet wird, dann sind die folgenden Aussagen falsch (BCD). A. Die Anzahl der notwendigen Massentransfer-Einheiten bleibt unverändert, die Höhe der Füllschicht verringert sich； Die Anzahl der notwendigen Massentransport-Einheiten bleibt unverändert, ebenso wie die Höhe der Füllschicht ； Die Anzahl der notwendigen Massentransport-Einheiten verringert sich, die Höhe der Füllschicht sinkt ； Die Anzahl der notwendigen Massentransport-Einheiten bleibt unverändert, die Höhe der Füllschicht bleibt unverändert ； Die Anzahl der BCD-Massentransport-Einheiten hängt vom Phasengleichgewicht sowie von den Konzentrationen an den Ein- und Ausgängen ab. Solange diese Werte unverändert bleiben, bleibt auch die Anzahl der Massentransport-Einheiten konstant ； Durch die Verwendung eines guten Füllstoffs sinkt die Höhe der Massentransferzellen. Da die Anzahl der Massentransferzellen unverändert bleibt, sinkt auch die Höhe der Füllschicht. Achten Sie darauf, die falsche Antwort auszuwählen! 2. In der Füllturm-Anlage wird das Ammoniak aus der Mischgasphase mit Wasser aufgenommen. Wenn die Wassermenge, die die Pumpe fördern kann, abnimmt, dann nimmt die Anzahl der Gasaustauscheinheiten ( A ). A) zu B) ab C) bleibt unverändert D) kann nicht bestimmt werden. A: S = m·G/L; wenn L abnimmt, steigt S an. Dadurch wird die Absorptionskraft geringer, während die Austauschkraft zunimmt. 3. In der Füllturm wird der lösliche Bestandteil A aus der Mischung mit einem reinen Lösungsmittel im Gegenstromverfahren aufgenommen. Es ist bekannt, dass der Anfangsanteil von A in der Gasmischung 0,06 beträgt (in Molprozenten, gleichbedeutend). Die Zusammensetzung des Gases nach der Absorption beträgt 0,005, die Zusammensetzung der Lösung nach der Absorption beträgt 0,095. Unter den Betriebsbedingungen gilt für das Gleichgewicht zwischen Gas- und Flüssigphasen: y = 0,6x. Die Diffusionskoeffizienten in der Flüssig- und Gasphase sind proportional zu Ky*a, wobei Ky*a wiederum proportional zu G^0,7 ist. Ebenso ist Kx*a proportional zu L^0,7. Der Absorptionsprozess wird durch eine Gasfilmkontrolle gesteuert, wobei HOG = 1 m gilt. Es soll ermittelt werden: (1) Wie ändert sich die Zusammensetzung der Gasphase in der Querschnittsfläche des Towers, wenn die Höhe der Füllschicht um die Hälfte verringert wird? ； (2) Wenn die Durchflussmenge der Flüssigphase zunimmt, während die Durchflussmenge der Gasphase sowie die Zusammensetzung der Eintrittsgase beibehalten werden, dann ändert sich die Menge an Lösungsmittel A, das aufgenommen wird, wie folgt: ( ) A. Zunehmen B. Abnehmen C. Unverändert D. Nicht feststellbar

4. Ein bekanntes Umwelttechnologieunternehmen in Shanghai wurde von einem internationalen Unternehmen beauftragt, die löslichen Bestandteile A aus Gasgemischen zu entfernen. Nach einer ersten Untersuchung durch die Prozessingenieure betrug die Anfangszusammensetzung des Gases A 0,045. Es wird nun eine Füllkolonne verwendet, bei der reines Lösungsmittel in Gegenstromrichtung eingesetzt wird. Die Ausgangszusammensetzung des Gases beträgt 0,018, die Ausgangszusammensetzung der Lösung hingegen 0,088. Unter den Betriebsbedingungen gilt die Gleichung y = 0,5x für das Gleichgewicht zwischen Gas- und Flüssigphasen. Da es sich um einen Prozess handelt, bei dem die Gasdiffusion die entscheidende Rolle spielt, soll folgendes ermittelt werden: (1) Die Anzahl der Gasdiffusions-Einheiten NOG ； (2) Der Auftraggeber verlangt, dass bei unveränderter Zusammensetzung der Gas- und Gas-Lösungsmittelzufuhr die Ausgangskonzentration nach dem Gasabsorptionsvorgang bei einer Verdopplung des Flussrates der Flüssigphase 0,006 nicht überschreiten darf. Prozessingenieure führen Prozessberechnungen durch und ermitteln schließlich die vom Auftraggeber geforderten Kennwerte. A kann erreicht werden, B nicht. C: Es fehlen die notwendigen Bedingungen. D: Es ist nicht möglich, eine Entscheidung zu treffen.
5. An einer bestimmten Stelle im Absorptionsbehälter beträgt die Konzentration im Gasphasenanteil y = 0,025, die Konzentration im Flüssigkeitsanteil x = 0,01. Der Massentransportkoeffizient für die Gasphase beträgt ky = 2 kmol/m²·h, der Gesamtmassentransportkoeffizient für die Gasphase beträgt Ky = 1,5 kmol/m²·h. Die Gleichgewichtsbeziehung lautet y = 0,5x. Wie hoch ist also die Konzentration im Gasphasenanteil an der Gas-Liquid-Grenzfläche?
ye = 0,5 * 0,01 = 0,005. NA = Ky(y – ye) = ky(y – yi). Somit gilt: 1,5 * (0,025 – 0,005) = 2 * (0,025 – yi). Daraus ergibt sich yi = 0,01.

6. Die Höhe des Füllmaterials in dem Absorptionsbehälter beträgt 4,5 m. Mit Wasser wird die schädliche Substanz A aus den Abgasen entfernt. Die Gleichgewichtsbeziehung lautet y = 1,5x. Die Konzentration im Ausgang der Flüssigkeitsphase beträgt 0,008. Die Konzentrationen im Eingang und Ausgang der Gasphase betragen jeweils 0,02 bzw. 0,004.
(1) NOG;
(2) Wie viele Mal größer muss das Verhältnis von Flüssigkeit zu Gas sein, um das Minimum zu erreichen?
(3) Die gesetzlich vorgeschriebene Emissionskonzentration darf unter 0,003 liegen. Welche Maßnahmen können ergriffen werden, um diese Norm einzuhalten?
(1) V/L = 0,0008 / (0,02 – 0,004) = 0,5. S = mV/L = 1,5 * 0,5 = 0,75. NOG = 1 / (1 – S) * Ln = 2,77.
(2) (L/V)min = (y1 – y2) / (x1 – x2) = 1,2. (L/V) / (L/V)min = 2 / 1,2 = 1,667.
(3) In der Regel wird das Problem dadurch gelöst, dass die Höhe des Füllmaterials erhöht wird, ohne das Verhältnis von Flüssigkeit zu Gas zu ändern. Somit gilt: NOG’ = 1 / (1 – S) * Ln. Hierbei beträgt y2’ = 0,003. Somit ergibt sich NOG’ = 3,53. Die Erhöhung der Höhe des Füllmaterials beträgt detaH = HOG(NOG’ – NOG) = (4,5 / 2,77) * (3,53 – 2,77) = 1,23 m