Витрати поглинача

Витрата інертного газу (повітря) [1], кмоль/с:

G = , (2.1)

де V – об’ємна витрата газу, подаваного в колону, м³/с; у₁ – концентрація SO₂ у газі на вході в колону, об. долі; Т- робоча температура в колоні, К; Т_о – температура газу при нормальних умовах, К.

Одержуємо:

G = = 0,383 кмоль/с.

Кількість SO₂, що абсорбується в колоні, кг/с:

= G * ( - ) * M₁, (2.2)

де - концентрація SO₂ у газі на виході з абсорбера; М₁ – молярна маса SO₂, кг/кмоль.

З урахуванням заданого ступеня поглинання ŋ = 0,9 маємо:

у₂ = у₁ – ŋ* у₁ =0,08-0,9*0,08 = 0,008 (2.3)

Одержуємо:

= 0,383 * ( – ) * 64 = 1,93 кг/с.

Для подальших розрахунків необхідно кількість SO₂ виражати в киломолях у секунду (кмоль/с). Для чого робимо перерахування:

= , (2.4)

= = 0,030 кмоль/с.

Мінімальна витрата абсорбуючої води [1], кмоль/с:

L_min = , (2.5)

де - рівноважна концентрація SO₂ у рідкій фазі, що відповідає концентрації в газовій фазі, кмоль/кмоль; - концентрація SO₂ у воді на вході в колону, кмоль/кмоль.

Для знаходження будуємо рівноважну лінію (рис. 2.1), використовуючи дані по концентраціях SO₂ у газі і рідині, приведені в [1].

Рис.2.1. Залежність концентрації SO₂ у газовій і рідкій фазах

За даними рис.2.1 для = = 0,0870 кмоль/кмоль знаходимо = 29,5 * 10^-4 кмоль/кмоль, =0.

Одержуємо:

L_min = = 10,17 кмоль/с.

З урахуванням рекомендацій [1] визначаємо дійсну витрату води, кг/с:

L = 1,16 * L_min*M₂, (2.6)

де М₂ – молярна маса води, кг/кмоль.

L = 1,16*10,17*18 = 212,35 кг/с (11, 80 кмоль/с).

Визначаємо кінцеву концентрацію SO₂ у розчині:

L*( - ) = (2.7)

Так як х₂ = 0, то

= = = 2,542 * 10^-3 (2.8)

Перевіряємо збіжність матеріального балансу процесу абсорбції:

G*( - ) = L*( - ); (2.9)

0,383*() = 11,80 * (2,542*10^-3 - 0);

0,030 = 0,030.

Баланс зійшовся.

1.2. Побудова робочої лінії процесу абсорбції і розрахунок рушійної сили

Рівняння матеріального процесу виражаємо у виді:

(2.10)

Перетворимо (2.9), підставляючи знайдені значення витрат води і концентрацій SO₂ у газі і рідині:

Одержуємо рівняння робочої лінії:

чи (2.11)

Задаючи перемінної різні значення, обчислюємо х.

Таблиця 2.1

, кмоль/кмоль	0,8	1,0	3,0	5,0	7,0	9,0
, кмоль/кмоль	-0,197	0,453	6,953	13,453	19,953	26,453

На підставі приведених даних будуємо робочу лінію процесу абсорбції (див. рис. 2.1.). Використовуючи рівняння робочої лінії і рис. 2.1 знаходимо різниці концентрацій SO₂ у потоках на вході в абсорбер і на виході з нього:

( - знайдемо з рівняння робочої лінії при .

Розраховуємо рушійну силу процесу (2):

; (2.12)

= 0,0123 кмоль/кмоль.