計算できる化学工学資料 吸収

連立微分方程式の積分ににVBScript, グラフにJavaApplet "Chart.class"(日本大学・吉川氏作成)を使用。Internet Explorer上のみ動作します。


(「基礎 化学製図」例題4.2 向流充填塔の設計)

SO2 を2.0 vol% ( =100y1)含んだ排ガスを、塔径 0.75 mの ラシヒリング充てん塔中で水 (x 2=0)で洗浄処理し、排ガス中のSO2濃度を vol% ( =100y2)にしたい。 処理排ガス流量は 500 m3/h とする。ガスを吸収する水流量を最小液流量L minCL =倍とした場合の充てん塔高さを計算する。 
なお、SO2/水の平衡関係は、気,液中のSO2モル分率をy, x として, y =mx   (m = 26) で表わせる。この充てん塔における物質移動容量係数 kya,kxa は各々 309 kmol/(m3・h) , 5468 kmol/(m3・h) とする。温度 293 K,圧力101.3kPaで操作する。

塔断面積当りガス流量を G [kmol/(m2・h)]、塔断面積当り吸収液(水)流量を L [kmol/(m2・h)]とする。簡単のため G,L は一定として取り扱う。塔断面積は S = 0.442m2 なので、
  G = (500 m3/h)*(273/293)/22.4/0.442  = 47.0 kmol/h 。
最小液流量 L min は、y1=0.02,x1*=y1/m =0.000769より、次のようになる。
  G (y1-y2)= Lmin (x1*-x2)
すなわち、Lmin= 1161 kmol/(m2・h) 。よって液流量L は, L =Lmin×CL

このとき塔を出る水中のSO2濃度x1は、塔頂塔底間物質収支:
  G (y1-y2)= L (x1-x2)
より得られる。 (x2 =0)

充てん塔内の高さ方向距離z に関する濃度 x, y の変化は以下の微分方程式であらわせる。

これを初期条件:z =0 で y =y1, x =x1、から出発して積分する。塔頂の条件: y =y2, x =x2、となったところでの z が求める充てん塔高さとなる。


積分範囲:  z = 0 m から m まで。積分刻み幅。誤差許容限界
(ただし y < y2 で積分は終了する)

  注

L =Lmin×CL = kmol/(m2・h)  x1=

必要な充てん塔高さ:Z =

                                    【グラフの説明】
absop01.gif (4391 バイト)