bài tập về quá trình hấp thụ | BÀI TẬP VỀ NHÀ Tính toán một tháp hấp thụ benzen thô (BT) từ khí cốc bằng dầu than đá (DTĐ). Lưu lượng khí cốc đưa vào tháp là V 0 =13,9 N m3/s. Nồng độ BT trong khí khi vào tháp hấp thụ là yđ = kg/m3 và khi ra khỏi tháp là yc = kg/m3. Nồng độ BT trong DTĐ khi vào tháp là xđ = 0,15% khối lượng và khi ra khỏi tháp là .Qúa trình hấp thụ ở trong tháp coi như đẳng nhiệt. Nhiệt độ trung bình của các lưu thể ở trong tháp là t = 300C. Khối lượng riêng trung bình của khí cốc bằng 0,44 kg/m3. Phương trình đường cân bằng của quá trình hấp thụ là * = 2 . Hệ số cấp chất trong pha khí và trong pha lỏng . Yêu cầu : 1. Vẽ đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữa hàm lượng BT trong khí cốc ( kg BT/kg khí trơ) và trong dầu than đá ( kg BT/kg DTĐ), trên đó ghi rõ nồng độ ra, vào và nồng độ cân bằng của các lưu thể dưới dạng nồng độ tỷ số khối lượng. 2. Vẽ sơ đồ dòng lưu thể trong tháp hấp thụ, trên đó ghi rõ nồng độ vào và ra khỏi tháp của hai dòng lưu thể. Sau đó tính động lực chuyển khối trung bình logarit theo pha hơi, kg BT/kg khí. 3. Tính khối lượng BT bị hấp thụ sau một giờ, M kg/h. 4. Xác định tiêu hao riêng chất hấp thụ tính cho một kg chất bị hấp thụ, l kg DTĐ/kg BT. 5. Xác định bề mặt truyền khối trong tháp hấp thụ, F m2. Lời giải 1. Ta phải tính chuyển đổi nồng độ pha về nồng độ tỷ số khối lượng = = = = = = = = = = ( theo đề bài) Hình 1: Đường phụ thuộc giữa hàm lượng BT trong khí cốc và trong dầu than đá 2. Sơ đồ dòng lưu chất trong tháp hấp phụ ∆ = - = = ∆ = - = – = Động lực trung bình logarit của quá trình hấp thụ ∆ = = = Hình 2: Sơ đồ dòng lưu chất trong tháp hấp phụ 3. Lượng BT bị hấp thụ sau 1 giờ kg/h Lưu lượng phần khí trơ: G=Vo(1- yBT ).(ρOCK – yđ) YBT phần thể tích BT trong khí YBT = .vo = .22,4 = 83- là khối lượng phân tử của benzene thô Khi đó G = 13,9.(1-0,0094).(0,44-0,035) = 5,577 kg/s Lượng chất bị hấp thụ( BT) thu được: M = G.( )=5,577.(0,0864-0,0045)=0,457 kg/s hoặc 1645,2 kg/h 4. Tiêu hao chất hấp thụ( dầu than đá- DTĐ) Dựa vào cân bằng vật chất của tháp hấp thụ ta có: M=G.( ) =L.( - ) Vậy L= = = 16,44 kg/s Tiêu hao riêng chất hấp thụ tính cho 1kg chất hấp thụ: l = = = 2,94 kg/kg 5. Bề mặt truyền khối( F) được tính dựa vào biểu thức sau: M=Ky.∆ Trước tiên phải tính hệ số truyền chất tính theo pha hơi: Ky= = =0,000519 kg/ Bề mặt truyền khối trong tháp hấp thụ: F = = = 9, m2
