5. РОЗРАХУНОК

В результаті проведення розрахунків за вихідними даними, якими є витрата парогазової суміші та її температура, концентрація домішок і необхідний ступінь очищення, визначають оптимальні гідравлічні та конструктивні параметри, необхідну кількість адсорбенту й тривалість процесу адсорбції.

Матеріальний баланс по бензолу стадії адсорбції виражаємо рівнянням:

3600 (0,02-0,004) = L (0,385 - 0)

3600(0,016) = L (0,385)

Ординати і абсциси точок ізотерми оцтової кислоти обчислюються за формулами (1) і (2):

(1)

(2)

де a1 * і a 2 * - концентрації адсорбованих бензолу і оцтової кислоти, кг/кг;

V1 і V2 - молярні обєми бензолу і оцтової кислоти в рідкому стані, м3;

Р1 і Р2 - парціальний тиск пари бензолу і оцтової кислоти, мм рт. ст;

Рs1 і Рs2 - тиск насичених парів бензолу і оцтової кислоти при 20 і 18 ° С, мм рт. ст.;

T1 і Т2 - абсолютна температура бензолу і оцтової кислоти при адсорбції (в даному випадку Т1=293° К Т2 = 291 ° К);

? - коефіцієнт афінності.

Молярний обєм бензолу і оцтової кислоти обчислюється за формулою (3):

(3)

де Мr - молярна маса бензолу і оцтової кислоти, кг/кмоль;

- густина бензолу і оцтової кислоти, кг/м3

Коефіцієнт афінності :

V1 -молярний обєм бензолу, м3 /кмоль;

V2 - молярний обєм оцтової кислоти, м3 /кмоль.

Обчислюємо а2* за формолою (1):

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

Обчислюємо Р2 за формулою (2):

1. ,

2. ,

3. ,

4. ,

5. ,

6. ,

7. ,

8. ,

9. ,

10.,

Ізотерма оцтової кислоти:

Табл.1. Таблиця даних для побудови ізотерми адсорбції

кг/м3

За допомогою ізотерми визначаємо статичну активність вугілля по оцтовій кислоті при концентрації пароповітряної суміші 0,02 кг/м?.

Попередньо необхідно розрахувати парціальний тиск:

мм рт. ст.

Взявши ординати і абсциси точок ізотерми оцтової кислоти побудували ізотерму адсорбції з повітря при температурі 18°С (рис.5.1.):

Рис.5.1: Ізотерма адсорбції для оцтової кислоти

За рис.8 абсцисі , відповідає ордината кг/кг.

Кількість активного вугілля на одне завантаження становить:

Діаметр адсорбера обчислюється з рівності (4):

(4)

Коефіцієнт дифузії оцтової кислоти у повітрі:

Коефіцієнт дифузії шкідливої парогазової суміші при температурі адсорбції визначаємо за такою формулою :

З рисунка V визначаємо динамічний коефіцієнт вязкості повітря при 18°С:

Знаходимо густину повітря при 18°С:

Обємний коефіцієнт масопередачі в газовій фазі залежить від гідродинамічних умов в апараті та фізичних властивостей потоку й визначається за формулою

с

Тривалість процесу адсорбції визначають залежно від того, де знаходиться на ізотермі адсорбції точка початкової концентрації адсорбенту в парогазовій суміші. Оскільки точка початкової концентрації на нашій ізотермі знаходиться у третій області, то визначати її будемо за такою формулою

де - тривалість поглинання, с

- швидкість газового потоку, м/с

- висота шару активованого вугілля, м

- початкова концентрація компонента у газовому потоці, кг/м3

- кількість адсорбованої речовини, що є рівноважною з концентрацією потоку , кг/м3

- коефіцієнт масовіддачі.

Визначаємо обєм пароповітряної суміші, яка проходить через адсорбер за :

По умові за один період через адсорбер повинно проходити 3600 м, тому діаметр адсорбера потрібно збільшити:

Необхідно також збільшити кількість адсорбенту на одну загрузку :

Висоту шару активованого вугілля в апараті для забезпечення достатнього часу роботи адсорбера приймаємо 0,7м ( у вертикальних адсорберах висота шару адсорбенту складає 0,5-1,2м). Загальну висоту приймаємо рівній 1,84м.

Гідравлічний опір адсорбера з нерухомим шаром адсорбенту шукаємо за такою формулою(4):

(4)

де Н - висота шару,

а - питома поверхня,

- насипна густина,

- фіктивна швидкість газу,

- пористість.

Значення знаходять за таким рівнянням(5):

Re+2.34 (5)

Критерій Рейнольдса в даному випадку визначають за такою формулою:

Re= (6)

де - вязкість(визначаємо з рис.VI.ст.557)

a =

Sпит(питома поверхня)=800мг/г (АГ-5)

= 500 кг/м3 (АГ-5)

a = =