Расчет адсорбера периодического действия (стр. 1 из 2)
для улавливания паров толуола из воздуха
Решение. Ординаты и абсциссы точек изотермы толуола вычисляются по формулам (1) и (2):
(1) 
(2)где a1* и a2* - концентрации адсорбированных бензола и толуола, кг/кг;
V1 и V2 – молярные объемы бензола и толуола в жидком состоянии, м3;
p1 и p2 – парциальное давление паров бензола и толуола, мм рт. ст;
pS-1 и pS-2 – давление насыщенных паров бензола и толуола при 20°С, мм рт. ст.;
T1 и Т2 - абсолютная температура бензола и толуола при адсорбции (в данном случае Т1 — Т2= 293° К);
β - коэффициент аффинности.
Молярный объем бензола:
м3/кмоль.Молярный объем толуола:
м3/кмоль.Коэффициент аффинности:
.На изотерме бензола берем ряд точек
Первая точка: a1* = 0,25 кг/кг; p1 = 8 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:
Вторая точка: a1* = 0,30 кг/кг; p1 = 57 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:
Третья точка: a1* = 0,15 кг/кг; p1 = 1 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:
Четвертая точка: a1* = 0,28 кг/кг; p1 = 20 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:
Пятая точка: a1* = 0,20 кг/кг; p1 = 2,5 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:
откуда 
Шестая точка: a1* = 0,26 кг/кг; p1 = 10 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:
откуда
Седьмая точка: a1* = 0,22 кг/кг; p1 = 3,5 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме толуола:
откуда 
Вычислив ординаты и абсциссы всех точек, полученные данные, сводим в табл. 1.
Таблица 1
| Изотерма бензола | Изотерма толуола | ||
| a1*, кг/кг | p1, мм рт. ст | a2*, кг/кг | p2, мм рт. ст |
| 0,150,200,220,250,260,280,30 | 12,53,58102057 | 0,150,200,220,250,260,280,30 | 0,120,370,551,481,944,4615,65 |
По найденным точкам строим изотерму толуола для 20 ºС.
Определим с помощью изотермы статическую активность угля по толуолу при концентрации паро-воздушной смеси
Предварительно необходимо рассчитать парциальное давление, соответствующее
по формуле (3): 
(3) 
По диаграмме абсциссе p0= 1,4 мм рт. ст. соответствует ордината a0* = 0,248 кг/кг.
Количество активного угля на одну загрузку составляет:
Диаметр адсорбера вычисляется из равенства:
откуда
Так как на изотерме точка, соответствующая исходной концентрации паро-воздушной смеси
находится в первой (прямолинейной) области, то продолжительность процесса вычисляется по формуле (4): 
(4)где
скорость газового потока;H = 0,75 – высота слоя угля;
b – функция, определяемая по табл. 8-3 (стр. 448, [1]) для
значение b = 1,84;
βу – коэффициент массопередачи, который вычисляется по формуле (5):
(5)Находим кинематический коэффициент вязкости воздуха. Так как по рис. VI (стр. 607, [1]) μ = 0,018 · 10-3н · сек/м2, то
м2/сек.Тогда:
Диаметр частицы угля dз = 0,004 м, и значит
Скорость
следовательно: 
Коэффициент диффузии при 0 ºС для системы толуол – воздух:
м2/ч= 0,197 · 10-4м/сек.Для температуры 20 ºС коэффициент диффузии вычисляется по формуле:
м2/сек.После подстановки получим объемный коэффициент массопередачи:
сек -1.Определяем продолжительность процесса:
τ = 622 = 3844 сек = 64 мин = 1,07 ч.
Определим количество паро-воздушной смеси, проходящей через адсорбер за 64 мин:
м3.По данным на проектирование, за один период через адсорбер должно пройти 2200 м3. Следовательно, диаметр адсорбера следует увеличить:
Необходимо также увеличить количество активированного угля на одну загрузку:
кг.Список используемой литературы
1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособие. 6-е изд., доп. и перераб. Л.: Химия, 1964. 634 с.
2. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию/Под ред. Ю.И. Дытнерского 2-ое изд. доп. и перераб.- М/Химия. 1991 г.