ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет профилей концентраций и выходных кривых из "Основные процессы и аппараты химической технологии Изд.2" Для расчета массообменных аппаратов с неподвижным слоем сорбента необходимо определять профили концентраций (зависимости с от г и А от г при данном т) и выходные кривые (зависимости с от т при данном г). В общем случае их определение требует численного решения системы, состоящей из уравнения материального баланса (3.110), уравнения изотермы адсорбции и уравнений, описывающих скорость массопереноса. Ниже рассмотрен ряд обобщенных решений этой системы уравнений для нескольких частных случаев. [c.149] Примеры профилей концентраций в газе при адсорбции и десорбции, соответствующие уравнениям (3.122) — (3.124), показаны на рис. 3.21 и 3.22. [c.149] Уравнения (3.122) — (3.124) позволяют найти предельные параметры процесса минимальную толщину слоя сорбента при заданной продолжительности стадии адсорбции, или минимальную длительность стадии десорбции для слоя определенной толщины, или максимальную продолжительность работы слоя сорбента заданной высоты до момента проскока и т. п. [c.149] Пример 24. Водород очищают от примеси метана, содержащейся в количестве 0,0309 мол, доли, адсорбцией активным углем при давлении 1 МПа и температуре 25 °С. Насыпная плотность сорбента 450 кг/м , порозность слоя 0,4. [c.149] Определить минимальную толщину слоя сорбента при фиктивной скорости газа в адсорбере 9 см/с и длительности стадии адсорбции 1800 с. Начальную концентрацию СН4 в сорбенте принять равной нулю. [c.150] Толшина слоя сорбента минимальна при максимальной (бесконечной) скорости массопереноса. Следовательно, для рещения данной задачи нужно найти высоту слоя угля, при которой проскок метана в этих условиях начнется через 1800 с. [c.150] Следовательно, концентрация метана з газе, находящемся внутри слоя, равна нулю при г 2,48 м. Толщина слоя сорбента для данного процесса должна быть не менее 2,48 м. [c.151] Пример 25. Определить минимальную продолжительность практически полной десорбции метана из слоя угля толщиной 2,48 м, содержащего в начальный момент 0,02885 кг метана/кг угля при 25 °С, если десорбирующий газ не содержит метана и движется в адсорбере с фиктивной скоростью 9 см/с. Найти зависимость конечной концентрации десорбирующего газа от времени. Рассчитать, при какой минимальной скорости газа десорбция может быть осуществлена, как и адсорбция, за 1800 с. [c.151] При столь малых концентрациях (см. рис. 3.23) изотерму адсорбции можно аппроксимировать линейной зависимостью Х = 0,35с и, следовательно, использовать для расчета уравнения (3.125). [c.153] Вязкость метановодородных смесей при малых концентрациях метана равна 0,9- 10 Па-с [6]. Коэффициент диффузии рассчитан при решении примера 23 и равен 0,0735 см /с. [c.153] Фиктивная скорость газа. Для определения оптимальных размеров адсорбера рассчитаем высоту слоя сорбента при диаметрах аппарата 1,2 1,6 и 2,4 м. [c.156] Для 0= 1,6 и 2,4 м фиктивные скорости газа равны соответственно 0,09 и 0,04 м/с. [c.156] В данном случае адсорбцию проводят под давлением. Энергетические затраты на преодоление гидравлического сопротивления слоя должны быть несущественными по сравнению с затратами на сжатие газа. Поэтому оптимальные размеры адсорбера можно определить, исходя из минимального объема сорбента, т. е. при ш = 16 см/с. Отметим, что для определения высоты слоя сорбента достаточно найти распределение концентраций по длине слоя в узкой области вблизи концентрации проскока. [c.157] Пример 27. Составить материальный баланс по метану для стадии адсорбции рассмотренного в предыдущем примере процесса, приняв 0=1,2 м, Н = 2,6 м. [c.157] Построенная по этим данным выходная кривая показана на рис. 3.26. [c.157] Из материального баланса следует, что средний расход газа на выходе из адсорбера составит 542-(6,47 + 0,017) 2 = 529 кг/ч. [c.158] Пример 28. В процессе адсорбции, рассмотренном в примерах 26 и 27, регенерацию сорбента предполагается проводить при давлении 0,1 МПа и температуре 25 С за счет рециркуляции части очищенного водорода. Определить расход водорода на регенерацию угля при продолжительности десорбции 1800 с, если максимальное содержание метана в сорбенте после регенерации должно составлять 0,00035 кг/кг угля. Считать, что при давлении 0,1 МПа применимо то же уравнение изотермы адсорбции. [c.158] Таким же образом для 0 = 2,4 м найдем Яэ = 0,457 м. [c.159] В примерах 26—28 рассчитана адсорбционная установка, состоящая из двух адсорберов и работающая при длительности стадий адсорбции и десорбции 0,5 ч. Расчет следует повторить при другой продолжительности циклов адсорбции и десорбции и выбрать оптимальный вариант. [c.160] Пример 29. Определить толщину слоя сорбента для очистки водорода от метана адсорбцией при давлении 1 МПа и температуре 25 °С, если начальная концентрация метана ун = 0,0309 мол. доли (0,2 кг/м при условиях в адсорбере). Фиктивную скорость газа принять равной 9 см/с, продолжительность адсорбции 180С с, концентрацию проскока 0,05ук- Свойства активированного угля и уравнение изотермы адсорбции даны в примерах 23 и 24. [c.161] Вернуться к основной статье