8.6. Аппараты сорбционной очистки газов

Задание 6.1. Найти предельную концентрацию аммиачной воды, которая может быть получена при пропускании газа, содержащего NH₃ в количестве А % (объемных), через насадку, орошаемую водой. Давление в скруббере р_абс. Растворимость аммиака в воде в данных условиях характеризуется законом Генри: р = Вх , где х – мольная доля в растворе. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.2. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.2. Определить среднюю движущую силу в скруббере при поглощении чистой водой 1 т/ч сернистого газа, отходящего от обжигательных печей, содержащих А % (объемных) SO₂, остальное азот. Количество орошающей воды взять на 20 % больше минимально необходимого. Полнота улавливания SO₂ составляет  %. Поглощение ведется при атмосферном давлении (101,3 кПа.). Температура воды 20 ⁰С. Растворимость SO₂ в воде при 20 ⁰С приведена ниже:

Концентрация SO2 в воде, %	1	0,7	0,5	0,3	0,2	0,15	0,1	0,05	0,02
Парциальное давление SO2 над раствором, кПа	7,86	5,2	3,5	1,88	1,17	0,77	0,4	0,16	0,07

Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.2. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.3. Определить расход воды, необходимый для орошения скруббера при поглощении V, кг/ч SO₂ из воздуха, если известно, что воды подается на 65 % больше минимально необходимого количества. Концентрация SO₂ во входящем воздухе А %. Уравнение равновесной линии при поглощении SO₂ водой: , где Х – концентрация SO₂ в растворе в киломолях на 1 кмоль воды. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.2. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.4. Воздух с примесью аммиака пропускается через орошаемый водой скруббер, заполненный насадкой. Температура абсорбции Т, ⁰С. Абсолютное давление р_абс, кПа. Среднее содержание аммиака в газовой смеси А  % (объемн.). Массовая скорость газа, отнесенная к полному сечению скруббера 1,2 кг/(м²сек). Определить диаметр, высоту и гидравлическое сопротивление скруббера, вес насадки. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.2. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.5. Определить коэффициент массопередачи в орошаемом водой скруббере, в котором при установившемся равновесии коэффициенты массоотдачи: _г = 2,7610^-3 кмоль/(м²чкПа), а _ж = 0,42 м/ч. Уравнение линии равновесия в мольных долях: у = 102х. Абсолютное давление в скруббере р_абс. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.2. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.6. Определить гидравлическое сопротивление, диаметр и высоту насадочного скруббера, предназначенного для поглощения углекислого газа водой. В скруббер загружено 15 тонн насадки. На скруббер подается L, м³/ч чистой воды. Начальное содержание двуокиси углерода в газе А % (объемн.). Конечное содержание СО₂ на выходе из скруббера 0,2 % (объемн.). Давление в скруббере р_абс = 1,65 МПа. Температура процесса Т, ⁰С. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.2 (вариант задает преподаватель).

Задание 6.7. Абсорбер для улавливания паров бензола из парогазовой смеси орошается поглотительным маслом с мольной массой 260 кг/моль. Среднее давление в абсорбере р_абс, кПа, температура Т, ⁰С. Расход парогазовой смеси V, м³/ч. Концентрация бензола в газовой смеси на входе в абсорбер 2 % (объемных), извлекается бензола (С₆Н₆) , %. Содержание бензола в поглотительном масле в 1,5 раза больше теоретически минимального. Растворимость бензола в масле подчиняется закону Рауля: , где р* - парциальное давление компонента в газовой смеси над жидкостью в условиях равновесия; Р - давление насыщенного пара чистого компонента; , то есть зависит от температуры; х - мольная доля компонента в жидкости; у* - мольная доля компонента в парогазовой фазе, равновесной с жидкостью. Равновесную зависимость считать прямолинейной: . Определить: 1) расход поглотительного масла в кг/ч; 2) концентрацию бензола в поглотительном масле , выходящем из абсорбера; 3) диаметр и высоту насадочного абсорбера при скорости газа в нем (фиктивной) 0,5 м/с. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.2. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.8. Определить расход воды в насадочном абсорбере диаметром 1 м, в котором диоксид серы поглощается водой из воздуха. Начальное содержание SO₂ в поступающей смеси А % (объемных). Степень поглощения , %. Коэффициент массопередачи в абсорбере . Коэффициент смоченности насадки равен 1. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.2. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.9. В абсорбере под атмосферным давлением при температуре 20 ⁰С поглощается из парогазовой смеси 300 кг/ч бензола (С₆Н₆). Начальное содержание бензола в парогазовой смеси А, % (объемных). Степень извлечения бензола , %. Жидкий поглотитель, поступающий в абсорбер после регенерации, содержит 0,0015 кмоль бензола/кмоль поглотителя. Фиктивная скорость газа в абсорбере 0,9 м/с. Уравнение линии равновесия: Y* = 0,2Х, где Y* и Х выражены соответственно в кмоль бензола/кмоль инертного газа, кмоль бензола/кмоль поглотителя. Коэффициент избытка поглотителя равен 1,4. Определить диаметр абсорбера и содержание бензола в поглотителе, выходящем из абсорбера. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.2. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.10. Определить количество загружаемого адсорбента, необходимую толщину его слоя, диаметр адсорбера и продолжительность периода поглощения водяного пара из воздуха, другие недостающие данные принять из таблицы 8.3. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.11. В адсорбере периодического действия происходит нейтрализация паров бензина. Определить действительный расход адсорбента, диаметр адсорбера, если минимальный расход должен быть увеличен в 1,2 раза, а высота слоя адсорбента составляет Н=0,8 м. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.3. (вариант задает преподаватель).

Задание 6.12. В вертикальный адсорбер диаметром 3 м поступает V, м³/ч парогазовой смеси, содержащей С₀, кг/м³ паров диэтилового эфира. Концентрация диэтилового эфира в отходящем газе С₁ = 0,0004 кг/м³; высота слоя активного угля в адсорбере Н = 1,5 м; насыпная плотность _нас, м³/кг; продолжительность одного периода поглощения 4 ч 25 мин. Определить количество теплоты, выделяющейся в адсорбере. Необходимые для расчета исходные данные принять из таблицы 8.3. (вариант задает преподаватель).