分子筛吸附工艺计算
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操作条件:120℃,0.3MP,150g 3A分子筛,填充密度600mg/ml,原料98w%乙醇,流量140g/h,产品99.9w%乙醇。
由物料衡算求得,吸收水分量:2.6627g/h
床层高度:L=m
ρS =150
0.6×π
4
×1.62.
=124.4cm常压实际装填高度70cm
原料气平均摩尔质量:M=44.7kg/kmol
原料气流量:v=mRT
MP =0.14×8.314×393
44.7×300
=0.0341m3h⁄
气速:u=4v
πD2=4×0.0341
π×(16×10−3)2
=4.71cm s⁄
吸附带长度:Z a=u
K pa v ∙N OF=4.71
4
×4.6=5.4165cm
吸附穿透容量:f(c)=q0(1−Z a
2Z )=q0(1−5.4165
2×70
)=0.96q0
吸附热升温:Q=(C g v+C s w)T i
=(0.58×10−3kcal
g℃
×140g+0.2
kcal
kg℃
×0.15kg)T i
= 2.6627×10−3kg×1000kcal kg
解得:T i=24℃
此温度下饱和蒸汽压:p1=3kp a
原料气的绝对湿度:H=2*18/98*46.15=0.00796 H=18p o/45*(P-p o),则水蒸气分压:p o=1.98kPa ∴吸附层相对湿度:φ=p o/p1=1.98/3=66%
查等温吸附曲线,平衡吸附量:q0=
则吸附穿透容量:f(c)=0.96q0
穿透时间:T B=f(c)×0.15
2.6627×10−3
=
上面标颜色的地方都是存在疑问的地方:
1,床层高度用堆积密度600mg/ml计算出来是124.4cm,实际装的时候不知道怎么只装了70cm。
2,吸附带长度计算,传质系数和传质单元数怎么计算,公式里参数的选取不是太懂,上面公式里用的是4A的。
3,吸附热升温就是参数选取有没有工具书直接查到的,像98w%乙醇蒸汽的比热。
4,求平衡吸附量q0,求相对湿度,然后查标准曲线,这样做对不对,如果这样做没问题,但我找不到3A分子筛的湿度与吸附量的标准曲线,只有4A的曲线,但4A吸附量比3A多一些。如果用相对湿度的方法计算不太好,那还有什么好的方法测平衡吸附量q0。
5,我用上面的150g3A分子筛在120℃,0.3MP下,提纯98w%乙醇,流量140g/h,产品99.9w%乙醇,产品乙醇浓度低于99.9w%时算作穿透,实际做的过程中乙醇浓度超过99.9w%的时间仅为1小时左右,没有具体理论值做参考,不知道误差有多大,我就想请教计算分子筛用量以及计算穿透时间的计算步骤。这样我就能计算理论值与实验值之间的差距。