Специальный раздел по экзамену для специалистов в области химической инженерии, №6: Абсорбция газов

Thread Content

Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем zhanghp30 13.10.2018 в 23:02. 1. При неизменных значениях таких параметров, как коэффициент процесса поглощения, температура входящего газа, концентрация газа на выходе, концентрация поглотителя при входе в колонну и рабочее давление, предполагается поглощение смеси двух компонентов с низкой концентрацией. Если при проектировании использовать наполнитель с лучшими характеристиками, то следующие утверждения являются неверными (BCD). A. Количество необходимых единиц передачи массы остается неизменным; высота слоя наполнителя снижается； Количество необходимых элементов для передачи массы остается прежним, высота слоя наполнителя также не меняется ； Уменьшается количество необходимых элементов для передачи массы, снижается высота слоя наполнителя ； Количество необходимых элементов передачи массы остается прежним, высота слоя наполнителя также не меняется ； Количество элементов передачи массы в BCD зависит от состояния фазового равновесия и концентраций на входе и выходе; поскольку эти параметры не меняются, количество элементов передачи массы также остается неизменным ； При использовании качественного наполнителя высота элементов передачи массы снижается, при этом количество таких элементов остается прежним. Следовательно, высота слоя наполнителя также снижается. Обратите внимание: необходимо выбрать неверный вариант ответа! 2. В наполненной колонне чистая вода используется для поглощения аммиака из смеси газов. Когда объем воды, поступающей от насоса, снижается, количество единиц газо-жидкостного обмена (A) будет ( A ) А увеличиваться Б уменьшаться В оставаться неизменным Г невозможно определить. A S=m*G/L; при уменьшении L значение S увеличивается, поэтому движущая сила поглощения снижается, а движущая сила обмена увеличивается. 3. В колонне с наполнителем с помощью чистого растворителя происходит обратный поток для поглощения растворимой компоненты A из смеси. Известно, что начальный состав компонента A в газовой смеси составляет 0,06 (молярная доля, далее без изменений). Состав газа на выходе после процесса абсорбции составляет 0,005; состав раствора после абсорбции — 0,095. При условиях работы существует равновесие между газовой и жидкой фазами: y = 0,6x. Коэффициенты передачи вещества между жидкой и газовой фазами пропорциональны Ky*a и G^0,7 соответственно, а также Kx*a и L^0,7. Процесс абсорбции контролируется газовым слоем; HOG = 1 м. Необходимо определить: (1) Состав газовой фазы в поперечном сечении колонны при уменьшении высоты наполнителя вдвое ； (2) При увеличении расхода жидкой фазы, при неизменном расходе газовой фазы и составе газа и жидкости на входе, как изменяется количество растворенного вещества A, поглощаемого? A. Увеличивается B. Снижается C. Остается неизменным D. Невозможно определить. 4. Известная шанхайская компания, специализирующаяся на экологических проектах, выполняет заказ одной из зарубежных компаний на очистку газовой смеси от растворимого вещества A. По результатам первоначального исследования инженерами было установлено, что начальный состав газа A составлял 0,045. Для очистки используется колонна с наполнителем; при этом применяется обратный поток чистого растворителя. Состав газа на выходе составляет 0,018, а состав раствора — 0,088. При текущих условиях работы соблюдается соотношение равновесия между газовой и жидкой фазами y=0,5x. Известно, что процесс поглощения контролируется слоем газа. Необходимо определить: (1) Количество единиц передачи вещества в газовой фазе NOG ； (2) Заказчик требует, чтобы при неизменном составе на входе в газовую фазу и газо-жидкостную смесь, при удвоении расхода жидкой фазы концентрация газа на выходе после абсорбции не превышала 0,006. Инженеры по технологии выполняют расчеты, в результате чего определяются показатели, требуемые заказчиком. А – можно достичь; Б – невозможно достичь; В – отсутствуют необходимые условия; Г – невозможно судить.
5. В определенной точке абсорбционной башни концентрация газа составляет y = 0,025, а концентрация жидкости – x = 0,01. Коэффициент передачи вещества из газа в жидкость равен ky = 2 кмоль/м²·ч, а общий коэффициент передачи вещества – Ky = 1,5 кмоль/м²·ч. Согласно условию равновесия y = 0,5x. Какова же концентрация газа на газо-жидкостной границе в этой точке? ye = 0,5 * 0,01 = 0,005. NA = Ky(y – ye) = ky(y – yi). Следовательно: 1,5 * (0,025 – 0,005) = 2 * (0,025 – yi). Отсюда yi = 0,01.
6. Высота наполнителя в абсорбционной башне составляет 4,5 м. Для удаления вредных компонентов из выхлопных газов используется чистая вода в обратном потоке. Согласно условию равновесия y = 1,5x. Концентрация жидкости на выходе составляет 0,008. Концентрации газа на входе и выходе составляют соответственно 0,02 и 0,004.
(1) NOG;
(2) Во сколько раз должно быть больше соотношение объема жидкости к объему газа по сравнению с минимальным значением?
(3) Законодательно установленный лимит выбросов составляет менее 0,003. Какие меры можно принять для соблюдения этих стандартов?
(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) Обычно для решения этой проблемы используется метод увеличения высоты наполнителя при неизменном соотношении объема жидкости к объему газа. Тогда NOG’ = 1 / (1 – S) * Ln. Здесь y2’ = 0,003. Следовательно, NOG’ = 3,53. Увеличение высоты наполнителя на детаH = HOG(NOG’ – NOG) = (4,5 / 2,77) * (3,53 – 2,77) = 1,23 м