273 = 3080K
PSO2 : áp suất riêng phần của SO2 trong 1 m3 hỗn hợp khí Ptr = P0 - PSO2 = 760 - 0,741 = 759,259 (mmHg) ' ' Gđ = (3281,025 / 3600) . 1,149 = 1,047 (kg/s) " Khí ??u ra: + N?ng ?? khí ??u ra: C = = = 0,0402 (mol /l) = 40,2 (mol /m3) +N?ng ?? khí SO2 ??u ra:
[SO2] = = 0,0078 (mol /m3) + N?ng ?? ph?n mol: yc = = 1,95. 10-4 ( molSO2/ molKT ) + T? s? mol : Yc = = 1,95.10-4 ( molSO2/ molKT ) + Dung dịch hấp thu :
Sử dụng CaCO3 dạng huyền phù có tỷ lệ về khối lượng = 1 : 10 Mhp = = 19,45 ( g hp / mol hp )
Kh?i l??ng riêng huy?n phù : ?hp = = = 1060 (kg/m3)
" Ph??ng trình cân b?ng c?a quá trình h?p thu :
Ph??ng trình ???ng cân b?ng th?c nghi?m c?a quá trình h?p thu:
LgP*SO2 = 3,58 + 1,87.lg[SO2] + 2,24.10-2.T - 1960/T (1)
Trong đó : P*SO2 :áp su?t riêng ph?n SO2 cân b?ng ( mmHg) T : nhiệt độ làm việc của tháp. T = 300C = 3030K [SO2] : N?ng ?? cân b?ng ( mol SO2/ mol huy?n phù )
T? ph??ng trình trên l?p ???ng cân b?ng nh? sau : X* = = [SO2] .
Y* = =
Với Mhhkhi = yTB.MSO2 + (1 - yTB).Mkk yTB = (molSO2 / molKT)
' Mhhkhi = 29,02 ?hhkhi = = = 1,148 (kg/m3) [SO2] lg(P*) P* X*10-3 Y*10-3 0.0001 -3.5814 0.0003 0.00253 3.94737E-07 0.0021 -1.1089 0.078 0.05309 0.000102642 0.0041 -0.5655 0.272 0.10364 0.000358023 0.0061 -0.2429 0.572 0.1542 0.000753198 0.0081 -0.0126 0.971 0.20476 0.001279266 0.0101 0.16663 1.468 0.25532 0.001935317 0.0121 0.31336 2.058 0.30588 0.002715247 0.0141 0.43759 2.739 0.35643 0.003616983 0.0161 0.54532 3.51 0.40699 0.00463985 0.0181 0.64041 4.365 0.45755 0.005776598 Hình 3.3: Đồ thị đường cân bằng + Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp :
Xc =
Với Gtro : suất lượng cấu tử trơ. Gtro = Ghh.(1 - yđ) ' Gtro = 129,83 . (1 - 9,65.10-4) = 129,7 (kmol/h)
+ Tìm Xmax :
Xmax ?ng v?i Y? n?m trên ???ng cân b?ng : Y? = P* = = = 0,733 mmHg
Thay P* vào ph??ng trình (1) ta ???c giá tr? Xmax: Lg[SO2] = [-3,58 + LgP* - 2,24.10-2.T + 1960/T] /1,87
= [-3,58 + Lg(0,733) - 2,24.10-2 .( 30+273) +1960/(30+273)] / 1,87
= -2,157
Xmax = [SO2] = 6,97.10-3 ( kmol SO2 / kmol hp ). + Tìm l?u l??ng t?i thi?u :
= 0,11
Lhpmin = 0,11 . 129,7 = 14,267 (kmol/h)
+ Ch?n l?u l??ng th?c t? Ltt = 2. Lmin = 2 . 14,267 = 28,534 (kmol/h)
Xc =
+ Vậy phương trình đường làm việc qua 2 điểm A (Xđ, Yc)' A (0 ; 1,94.10-4)
B (Xc, Yđ)' B (3,509.10-4 ; 9,66.10-4)
+ Phương trình đường làm việc : Y = 0,22.X + 2.10-3
+ Nồng độ phần khối lượng của SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào:
(kg SO2 /kghh)
+ Lưu lượng cấu tử phân tán :
1,047.2,127.10-3 = 2,227.10-3 (kg/s) 1,047.(1-2,127.10-3) = 1,045 (kg/s)
+ Khối lượng cấu tử phân tán SO2 được hấp thu:
+ Khối lượng cấu tử phân tán SO2 còn lại trong hỗn hợp khí đầu ra:
2,227.10-3 - 1,782.10-3 = 0,445.10-3 (kg/s) + Lưu lượng khí đầu ra:
0,445.10-3 + 1,045 = 1,0454 (kg/s) = 0,91 (m3/s) + Lưu lượng CaCO3 đầu vào :
Lđ = L =
+ Lưu lượng CaCO3 đầu ra :
Lc = Lđ + M = 0,793 + 1,782.10-3 = 0,795 (kg/s)
" Tính đường kính tháp hấp thu: + Đường kính tháp hấp thu :
(*)
Trong đó:
GTB : lưu lượng trung bình pha khí (kg/s) (kg/s)
k : khối lượng riêng trung bình pha khí (kg/m3) 1,148 (kg/m3) 1,148 (kg/m3)
k : vận tốc khí qua tiết diện tháp (m/s) k = g . n k = g . n
" Với g : vận tốc tới hạn được xác định theo công thức : (công thức 5.4 - trang 232 - sách Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 10 - Phạm Văn Bôn).
Trong đó
" g : gia tốc trọng trường = 9,81 (m2/s)
" : độ nhớt của nước ở 300C = 0,8007.10-3 (tra bảng 6 - trang 400 - sách Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 10 - Phạm Văn Bôn).
" yTB : khối lượng riêng trung bình của pha khí = 1,148 (kg/m3)
" xTB : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng = 1060 (kg/m3)
" LTB : suất lượng trung bình của dòng lỏng (kg/s)
" Do tháp hấp thu là tháp đệm, ta có: A = 0,022
B = 1,75
" Chọn vật liệu đệm là vòng sứ đổ lộn xộn: 25 x 25 x 3 (mm) (Tra bảng IX.8 - sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2)
" Diện tích bề mặt riêng phần: a = 195 (m2 / m3) " Thể tích tự do tầng vật chêm: = 0,75 (m3 / m3) " Số đệm trong 1 m3: 46.103
" Khối lượng riêng xốp: đ = 600 (kg/m3) "
' g = 4,12 (m/s)
" n : hệ số phụ thuộc mục tiêu của quá trình và chế độ thủy động của tháp. Ta chọn chế độ chảy màn vì sử dụng vòng sứ nên tháp có điều kiện tiếp xúc tốt. Chọn n = 0,44
' k = 4,12 . 0,44 = 1,8 (m/s) ' Chọn đường kính D = 0,9 (m) Vận tốc làm việc ứng với D = 0,9 (m) k = 1,0462 / (0,785.1,148.0,92) = 1,43 (m/s) " Xác định chiều cao lớp đệm : H = Noy . Hoy Trong đó:
Noy : số đơn vị truyền khối.
Hoy : chiều cao tương đương 1 đơn vị truyền khối. + Xác định số đơn vị truyền khối :
Số đơn vị truyền khối được tính theo công thức :
Tích phân này được tính bằng phương pháp đồ thị, là diện tích giới hạn bởi đường cong theo Y và 2 trục Yc, Yd = const
Để lấy tích phân bằng đồ thị ta lập bảng sau : Xc = 35,09.10-4 (mol/mol)
Chọn Xc thay đổi từ (0 - 36,5.10-4) với bước 1,5.10-4 X Y Ycb (Y-Ycb) 1/(Y-Ycb)
0.00005 0.00201 2.23684E-10 0.002011 497.26510.0002 0.00204 3.14474E-09 0.002043997 489.2375 0.0002 0.00204 3.14474E-09 0.002043997 489.2375 0.00035 0.00208 8.56579E-09 0.002076991 481.4656 0.0005 0.00211 1.66974E-08 0.002109983 473.9374 0.00065 0.00214 2.72632E-08 0.002142973 466.6415 0.0008 0.00218 4.01974E-08 0.00217596 459.5673 0.00095 0.00221 5.54342E-08 0.002208945 452.7049 0.0011 0.00224 7.29079E-08 0.002241927 446.0448 0.00125 0.00228 9.26184E-08 0.002274907 439.5783 0.0014 0.00231 1.14474E-07 0.002307886 433.2971 0.00155 0.00234 1.38487E-07 0.002340862 427.1931 0.0017 0.00237 1.64579E-07 0.002373835 421.2592 0.00185 0.00241 1.9279E-07 0.002406807 415.4882 0.0020.00244 2.2304E-07 0.002439777 409.8735 0.00215 0.00247 2.55316E-07 0.002472745 404.4089 0.0023 0.00251 2.89658E-07 0.00250571 399.0884 0.00245 0.00254 3.25974E-07 0.002538674 393.9064 0.0026 0.00257 3.64237E-07 0.002571636 388.8576 0.00275 0.00261 4.04566E-07 0.002604595 383.9368 0.0029 0.00264 4.46777E-07 0.002637553 379.1393 0.00305 0.00267 4.91E-07 0.002670509 374.4604 0.0032 0.0027 5.37145E-07 0.002703463 369.896 0.00335 0.00274 5.85171E-07 0.002736415 365.4417 0.0035 0.00277 6.35171E-07 0.002769365 361.0936 0.00365 0.0028 6.86895E-07 0.002802313 356.8481 Với PT đường làm việc : Y = 0,22.X + 2.10-3 PT đường cân bằng : LgP*SO2 = 3,58 + 1,87.lg[SO2] + 2,24.10-2.T - 1960/T Trong đó
[SO2] : nồng độ SO2