TKP 4105 SEPARASJONSTEKNIKK Exercise 1 Membrane Technology - Løsningsforslag

Transkript

1 Fagærer: M-B Hägg /004 1 TKP 4105 SEPRSJONSTEKNIKK Eercise 1 Mebrane Technoogy - Løsningsforsag Ogave 1: Geankois 1.-1 (gassearasjon Si-gui ska sjekkes so egnet ebranateriae i hjerte-unge askin. For oregninger ti riktige diensjoner og sybobruk referer ti kt.6.5b i æreboka, evnt. Tabe 1..1 i ny utgave (4.ed. Gitt: Pereabiitet for O P M 6, c (STP / (s. c. c Hg / a Partiatrykk O fødeside 1,O 700 Hg Partiatrykk O i bodet,o 50 Hg Mebrantykkese L 165 Beregn a fuks av O når otstand i gassfi og otstand i bodfi negisjeres N O (P /L( 1,O,O [ko/s. ] P (D B. S /,414 P M /,414 [ko/s.. at] Likning gir: (husk 1 at 10 5 Pa P M 7, PM 7, , , [ (STP. /s.. at] P (4, /,414, ko / s.. at Beregner nå fuks av O : N O ((, / (700/760 50/760 N O 1, ko / s. b Gitt: Nødvendig O-tiførse for en voksen: 00 c O / in O / s Beregner nødvendig ebranarea ved å anta idee gassov: n O ( O /s / (,414 / ko, ko/s n O /N O, / 1, ,95 (Koentar: Siden vi her har negisert otstand i bodfien, vi det nødvendige area uigens igge o ot,5 Institutt for kjeisk rosessteknoogi / NTNU

2 Fagærer: M-B Hägg /004 Ogave ; Mebransearasjon av uft a Produksjon av 10 /h O -anriket uft (vo% Oregning av 1 barre: 10 1 barre κ 10 c STP c / c chg s 10 STP 10 c ( STP 10 c 10 c STP c κ 4 1bar h c 10 chg s c 75,01cHg 600s κ 9,70 10 STP / bar h Beregner ereabiiteten: P 600 κ 1,60 10 STP / bar h O Ønsker å finne ebranareaet : Bruker fore 1.4- i Geankoois (ed. ' q q y P t ( h f 0 ntar θ << 1, dvs. 0 f 10 / h 1,60 10 ( STP / bar h 1bar 1 bar ,60 10 ( 1 14, Sjekker: Hvor god er antagesen o at θ << 1, dvs. 0 f? Setter o en assebaanse over systeet. q 10 / h q q + q q q q f 0 0 f 0 ( 0 ( 0 ( y 0 qf q f ( f 0 q q y + q q q y + q q f f 0 0 f f f 0 q q y f f i Institutt for kjeisk rosessteknoogi / NTNU

3 Fagærer: M-B Hägg /004 Grenseverdien av denne går ot uendeig. Dvs. fødestrøen er uendeig stor Hvis vi for eksee antar at θ, dvs. q / q f, bir fødestrøen 50 /h og areaet beregnet fra fore i Geankoois (.ed bir da 17,7. Sagt å en annen åte, ved å øke fødestrøen fra 50 /h ti reduserer vi ebranareaet fra ca. 17,7 ti ca.14,. Sjekker: Hviken fødestrø tisvarer tinæresen 14,? Ved å øse 1.4- h. θ, innsatt for 1.4-8: qy 14, PO f θ y h y t 1 θ Dette tisvarer en θ fødestrøen q f q / θ 6 /h Koentar: Det kan forsvares å benytte antagesen 0 f i denne saenheng Institutt for kjeisk rosessteknoogi / NTNU

4 Fagærer: M-B Hägg /004 4 b Produksjon av 10 /h 95vo% N Beregner ereabiiteten Manger θ y :, O, 7 PO 50 κ 1,50 10 STP / bar h 79 1 f, N f, O N O Ukjent θ og retentatstrøen ska ha vedig av ofraksjon av oksygen. Må derfor sjekke o det er uig å nå ofraksjon oksygen å 05 i ett trinn: Bruker i Geankoois (.ed M * M f α * ( α ( f h ( 1 f + f , , 1 1 4, 10 ( + Ser at det ikke er uig å nå en ofraksjon oksygen å 05 i ett trinn. Deer inn rosessen i to trinn: Trinn 1: f, O O Trinn : f, O O Løser først trinn : Bruker fore i Geankoois (.ed y + b b 4ac a Der konstantene er gitt ved * a 1 α h b ( 1 1+ α + α * h c α * h * Setter inn ta for trinn : a 1 4,, b ( , 05+ 4, 14, c 4, 05,1 1 Institutt for kjeisk rosessteknoogi / NTNU

5 Fagærer: M-B Hägg /004 5 Setter dette inn uttrykket for ereatofraksjonen: y (, 14,8 + 14,8 4,,1 147 Løser i Geankoois for å finne θ: y ( 1 θ f 0 f 0 θ θ y θ Ønsker å finne ebranareaet: θ q ( h o y ( 1 θ PO 0 y ( h o y ( 1 θ f q0 qf PO t θ t q y Setter ti sutt inn for taverdiene vi har: 7 10 / h ( ,50 10 ( STP / bar h 10,75 ( 10bar 05 1bar 147 Løsning av trinn 1 foregår å sae åte: a, b 16, 4 y 7 θ 647 c,1 Trenger strøen ut av trinn 1, dvs. den saen so strøen inn i trinn : q0 q0 qf ( 1 θ qf 1 θ trinn1 trinn 10 / h q0 qf 6 / h Beregner så areaet for trinn 1: Institutt for kjeisk rosessteknoogi / NTNU

6 Fagærer: M-B Hägg / / h ( ,50 10 ( STP / bar h ( 10bar 10 1bar 7 Beregner det totae ebranareaet: tot ,75 16,9 16 So en iustrasjon å forenkede beregninger derso vi er usikre å antagesen o fustendig bandeode, benytter an ibant ogaritisk idere verdi for 0 : Starter ed beregningene over trinn: Beregner O for trinn to: O 07 y,o (ikning ed. Setter o ateriabaanse over trinn : q f q r + q q f. 10 q r q. q f, 15 /h q, 5 /h Beregner nå utfra ikning 1.4- (so for a q q y P O h 0 ( y 5 1, ( For trinn : 14 Benytter sae fregangsåte for trinn 1: Beregner O for trinn to: O 148 y,o 7 Setter o ateriabaanse over trinn 1: q f q r + q q f q. 7 q f,1 5, /h q,1 1 /h Beregner area so for trinn 1 (ikning 1.4-: ,68 10 ( For trinn 1: 5 10 Det vi si; tisaen trengs et ebranarea å 9 Dette iustrerer tydeig hvor konservativt areaet beregnes ved å anta fustendig bandeode. Det korrekte svaret ht. nødvendig area å i rinsiet beregnes ved hje av integrasjon over ebranfaten og krysstrøsode, og vi sannsynigvis gi oss en verdi so igger rundt 80 Det kan være nyttig å huske dette når en gjør oversagsberegninger so vist over. Institutt for kjeisk rosessteknoogi / NTNU

7 Fagærer: M-B Hägg /004 7 c Beregning av energibehov: a anriking av uft isoter koresjon, P (nrt/η n ( h / finner q f 0. q 00 /h P vac. ue 9 kw, P vifte 54 kw b roduksjon av 95 vo% N : isoter koresjon ti 10 bar, q f 5 /h P kor., kw Institutt for kjeisk rosessteknoogi / NTNU