微分プロセス2　吸収

プラグフロー−プラグフロー

吸収操作は図式解法で解く典型的例題である．しかし積分の道具があれば，簡単な積分の問題となる．両側プラグフローモデルで吸収装置の性能をシミュレートしてみる．

【例題】
　20℃でのSO₂の水に対する溶解平衡は，　x= 0.0279y +0.00233y^1/2 で表せる．(x;溶解平衡にある水中のSO₂モル分率．y;大気圧下での空気中のSO₂モル分率．)

気液向流の吸収塔で5%のSO₂を含む空気(y₁=0.05 )を水で洗浄する．処理空気の供給流量はG₁=20mol/(s･m²) (塔単位断面積当たり)とする．簡単のため気液の流量G, L は一定とする．(G₁=G₂=G)この塔の気相境膜容量係数k_ya=40mol/(m³･s),液相境膜容量係数k_xa=2500mol/(m³･s)とする．

液ガス比(L/G)を60〜105(=60+学籍番号下１桁*5) として，塔高さZとSO₂回収率(=100*(y₁-y₂)/y₁[%])の関係を計算する． 　

【解】

塔内で変化する4つの量，気相中SO₂モル分率x,液相中SO₂モル分率y,界面濃度y_i,x_i,に関する式は，塔の微小高さdzにおける物質収支：

気液界面における平衡関係：

である． 　

Lの条件を決めて，x₁を仮定 (EQM文例: input x1 ) して塔頂まで積分する．

(EQM文例:
INTEGRAL z[0,Z] step 0.1
x # x1 (inputした値)
y # 0.05 　　　　　
trend y,yi,xi,x step 0.5 )

塔頂でx=0(x₂=0)の条件に合う初期値x₁を試行して求める問題となる．

レポート

�@一例だけ塔内濃度分布(x,x_i,y,y_i vs Z)を描く．これを図１とする． 　　　　　
�A塔高さZ　vs SO₂回収率を示す．これを図２とする．
（数値例) L= 1000, G=20, Z=2.0m のとき　x₁=0.000902 で x₂≒0　となる．このとき　y₂=0.00488 で，SO₂回収率 90.2%.