Øving nr. 3,

Det skal dimensjoneres et fyllt tårn for absorpsjon av CO₂ fra en strøm av inertgass. Tårnet skal arbeide med motstrøm og absorpsjonsløsningen skal være en vandig NaOH-løsning. Reaksjonen mellom løst CO₂ (A) og NaOH(B) følger hastighetsuttrykket : - r_A = k c_A c_B .

Følgende driftsdata gjelder:

Totaltrykk 1500 kPa

Temperatur 20°C

Gasstilførsel 1195 Nm³ /h

Væsketilførsel 2,5 m³ /h

CO₂ innhold i gasstilførsel 1 vol%

CO₂ innhold i renset gass 0,005 vol%

Na0H-konsentrasjon i væskeføding 1 kmol/m³

Tårndiameter 0,55 m

Aktiv kontaktflate for tårnpakning 110 m² /m³

Fordelingskoeffisient (c_Ai )_l / (c_Ai)_g 0.535 (kmol/m³ )/(kmol/m³ )

Diffusjonskoeffisient i væsken D_A = 2,3-10^-9 m²/s

Masseoverføringskoeffisienter k_Al = k_Bl = 4,5-10^-4 m/s

k_Ag = 0,64-10^-5 kmol/(m² s kPa)

Reaksjonshastighetskonstanten k = 5700 m³/(kmol s)

a) Vis at konstanten H_A i Henrys lov (p_Ai = H_Ai C_Ai) er: H_A = 4553 kPa•m³/kmol.

b) Vis ved grensebetraktninger basert på sammenhengen mellom E, M_H og E_i gitt ved figuren i Levenspiels Omnibook at reaksjonen i væskefasen er av pseudo 1. orden.

c) Beregn nødvendig tårnhøyde når det forutsettes at forsterkningsfaktoren E er konstant i tårnet.

(bruk en middelverdi for topp og bunn)

Det oppgis:

1. Ideell gasslov forutsettes å gjelde.

1 bar = 100 kPa = 0,99 atm., 1 kmol gass = 22.4 Nm³ (0°C, 1,01 bar)

Gasskonstanten: R = 8314 N m/kmol K = 8,314 kPa m³/kmol K

2. Den støkiometriske reaksjonsligning er:

A + 2B = Prod.