الموضوع السادس في امتحانات المهندسين الكيميائيين المعتمدين: امتصاص الغازات

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة zhanghp30 في تاريخ 2018-10-13 الساعة 23:02. 1. في عملية الامتصاص، إذا كانت نسبة تفاعل الغازات، ودرجة حرارة مدخل المادة المستخدمة في الامتصاص، وتركيز الغاز عند المخرج، وتركيز المادة المستخدمة في الامتصاص عند دخولها الخزان، وضغط التشغيل كلها ثابتة، وافترضنا أننا نقوم بامتصاص غاز مختلط من مكونين بتركيزات منخفضة، فإن استخدام مواد مالئة ذات أداء أفضل في التصميم سيؤدي إلى ما يلي: (BCD) أ. عدد وحدات نقل المادة لا يتغير، وارتفاع طبقة المواد المالئة ينخفض； عدد وحدات نقل الكتلة المطلوبة لا يتغير، كما أن ارتفاع طبقة المواد المستخدمة في عملية النقل لا يتغير أيضًا ； يقل عدد وحدات نقل الكتلة المطلوبة، كما ينخفض ارتفاع طبقة المواد المستخدمة في التصفية ； عدد وحدات نقل الكتلة المطلوبة لا يتغير، كما أن ارتفاع طبقة المواد المستخدمة في عملية النقل لا يتغير أيضًا ； عدد وحدات نقل المادة في BCD يرتبط بتوازن الأطوار وتركيزات المدخلات والمخرجات، وعند بقاء هذه العوامل ثابتة، فإن عدد وحدات نقل المادة يظل ثابتًا أيضًا ； مع استخدام مواد تعبئة جيدة، يقل ارتفاع وحدات نقل المواد، وبما أن عدد وحدات نقل المواد يظل كما هو، فإن ارتفاع طبقة المواد التعبئية يقل. يجب الانتباه إلى أن المطلوب في السؤال هو اختيار الخيار الخاطئ! 2. في برج التعبئة، يتم امتصاص غاز الأمونيا الموجود في الغاز المختلط باستخدام الماء النقي. وعندما يقل معدل سحب الماء من قبل مضخة الماء، فإن عدد وحدات نقل المادة عبر الغاز سيـ (أ) يزداد، (ب) يقل، (ج) يظل كما هو، (د) لا يمكن تحديده. A: S = m*G/L؛ عندما يقل L، يزداد S، وبالتالي يقل قوة الدفع لعملية الامتصاص، بينما تزداد قوة الدفع لنقل المادة. 3. في برج التعبئة، يتم امتصاص المكون القابل للذوبان A من الخليط باستخدام مذيب نقي بطريقة عكسية. من المعروف أن التركيب الأولي للغاز المختلط هو 0.06 (كنسبة مولية، والأمر نفسه ينطبق على باقي القيم). بعد عملية الامتصاص، يكون تركيز الغاز الخارج من الجهاز 0.005، وتركيز المحلول بعد الامتصاص هو 0.095. في ظروف التشغيل، يكون توازن الطورين الغازي والسائل على النحو y=0.6x. كما أن معاملات نقل المادة بين الطورين السائل والغازي تتناسب مع تدفق السائل والغاز، حيث يكون Ky*a متناسبًا مع G^0.7، وKx*a متناسبًا مع L^0.7. وعملية الامتصاص تخضع لسيطرة طبقة الغاز، حيث HOG =1م. يُرجى حساب: (1) تركيز الغاز في مقطع البرج عندما يقل ارتفاع طبقة المواد المستخدمة إلى النصف ； (2) عندما يزداد تدفق الطور السائل، مع بقاء تدفق الطور الغازي وتركيبة المدخلات الغازية والسائلة ثابتة، فإن كمية المادة المذابة A التي يتم امتصاصها تتغير وفقًا لما يلي: ( ) أ. تزداد، ب. تقل، ج. تظل ثابتة، د. لا يمكن تحديده.
4. شركة معروفة في مجال هندسة حماية البيئة في شنغهاي تلقت طلبًا من شركة أجنبية معروفة لمعالجة المكونات القابلة للذوبان في خليط الغازات. وبعد إجراء فحوصات أولية من قبل مهندسي العمليات، تبين أن التركيبة الأولية للغاز A كانت 0.045، وتم استخدام برج الترشيح مع مذيب نقي لعملية الامتصاص باتجاه معاكس. وكانت التركيبة عند مخرج الغاز 0.018، بينما كانت التركيبة عند مخرج السائل 0.088. وتحت ظروف التشغيل، كانت علاقة التوازن بين الطورين y=0.5x. وبما أن عملية الامتصاص تتم تحت سيطرة طبقة الغاز، فإننا نريد معرفة: (1) عدد وحدات نقل المادة في الطور الغازي NOG ； (2) يطلب المالك أنه في حال بقاء تركيبة الغاز ومدخلات الغاز والسائل ثابتة، عندما يتضاعف تدفق السائل، فإن التركيز عند المخرج بعد امتصاص الغاز لا يجب أن يتجاوز 0.006. يقوم مهندسو العمليات بإجراء الحسابات الخاصة بالعملية، وفي النهاية يتم الحصول على المؤشرات التي يطلبها صاحب العمل. أ: يمكن الوصول إلى B، بينما لا يمكن الوصول إلى C. ج: هناك نقص في الشروط اللازمة. د: لا يمكن التحديد.
5. في مكان معين داخل برج الامتصاص، تكون تركيز المادة في الطور الغازي y = 0.025، وتكون تركيز المادة في الطور السائل x = 0.01. معامل انتقال المادة من الطور الغازي ky = 2 كمول/م²·ساعة، ومعامل الانتقال الكلي في الطور الغازي Ky = 1.5 كمول/م²·ساعة. وبما أن العلاقة التوازنية هي y = 0.5x، فما هو تركيز المادة في الطور الغازي عند سطح التماس الغاز والسائل؟
ye = 0.5 * 0.01 = 0.005.
NA = Ky(y – ye) = ky(y – yi). إذًا:
1.5 * (0.025 – 0.005) = 2 * (0.025 – yi)
yi = 0.01.

6. ارتفاع حشوات برج الامتصاص هو 4.5 متر، ويتم استخدام الماء النقي لامتصاص المكونات الضارة الموجودة في الغازات الناتجة عن العمليات الصناعية. العلاقة التوازنية هي y = 1.5x، وتكون تركيز المادة في الطور السائل عند المخرج 0.008. أما تركيز المادة في الطور الغازي عند المدخل فهو 0.02، وعند المخرج فهو 0.004.
(1) NOG؛
(2) ما هو الحد الأدنى لنسبة السائل إلى الغاز اللازمة للعملية؟
(3) تشترط الهيئات البيئية أن يكون تركيز المادة أقل من 0.003، فكيف يمكن تحقيق ذلك؟
(1) V/L = 0.0008 / (0.02 – 0.004) = 0.5، وS = 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، و(L/V) / (L/V)min = 2 / 1.2 = 1.667.
(3) عادةً، يتم حل المشكلة عن طريق الحفاظ على نسبة السائل إلى الغاز ثابتة وزيادة ارتفاع الحشوات. إذًا، NOG’ = 1 / (1 – S) * Ln، وبما أن y2’ = 0.003، فإن NOG’ = 3.53.
زيادة ارتفاع الحشوات detaH = HOG(NOG’ – NOG) = (4.5 / 2.77) * (3.53 – 2.77) = 1.23 متر