Transfert NH3 gaz-eau : nombre d'étages du laveur ?

[invitec4829296]

Bonjour,

pourriez-vous m'aider à trouver le nombre d'étage d'un laveur vertical pour laver de l'air contenant de l'ammoniac avec de l'eau ?
Je me suis inspirée d'un exercice corrigé mais quand je remplace avec mes valeurs, le résultat indique que mon laveur ne peut pas fonctionner...

Voilà où j'en suis :

débit air entrant : 20 000 m3/h soit 812930 mol/h (n=PV/RT à 20°C et 1013 hPa)
débit NH3(gaz) : 2,6 kg/h soit 153 mol/h
Titre molaire NH3/air Ye = 153/(812930-153) = 0,02%

débit NH3(gaz) en sortie : 0,130 kg/h soit 7,65 mol/h
Titre molaire NH3/air Ys = 7,65/(812930-153) = 0,00094%

débit d'eau entrant : 0,230 m3/h soit 12 778 mol/h
débit NH3(eau) entrant : 0 mol/h
Titre molaire NH3/eau Xe = 0,0%

débit NH3(eau) en sortie : 153-7,65 = 145,35 mol/h
Titre molaire NH3/eau Xs = 145,35/(12778-145,35) = 1,15%

Après, je convertis les titres molaires en rapports molaires (au passage pourquoi les note-t-on de la même façon ? On aurait pu choisir X et X' pour les différencier)

Rapport molaires X'=X/(1-X)
X'e = 0%/(1-0%) = 0
X's = 0,0115/(1-0,0115)=0,0116
Y'e = 0,00019/(1-0,00019=0,00019
Y's = 0,0000094/(1-0,0000094) = 0,0000094

Ensuite je prends la courbe d'équilibre eau-NH3-air à pression atmosphérique et 20 °C (en rapports molaires).
Je trace ma droite d'opération en reliant les points de coordonnées (X'e,Y's) et (X's,Y'e) qui représentent le haut et le bas de ma colonne.

Et j'essaye de faire une construction en escalier (Mac Cabe et Thiele) pour trouver mon nombre d'étages. Le problème s'est qu'avec mes chiffres, je suis très près du zéro et que mes courbes d'équilibres ne vont pas jusque là.

Merci de m'aider !
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[invite2313209787891133]

Bonjour

Quelle quantité d'eau contient le mélange air/NH3 ?
Si l'air est sec la majorité de l'eau sera entrainée avec l'air, et donc le laveur ne fonctionnera pas.

[invitec4829296]

A priori l'air sera saturé en eau ou proche de la saturation.
à 20°C, cela doit faire dans les 30 g eau/L air.

Comment puis-je intégrer cela dans mes calculs ?

[invite2313209787891133]

Et tu utilises de l'eau pure à contre courant ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitec4829296]

Désolée de ne pas avoir répondu plus vite : j'étais en plein déménagement...
Petite correction : la teneur en eau est de 17 mg/L (100% HR, 20°C)

J'utilise de l'eau du robinet voir de l'eau industrielle.

Concernant les flux d'air et d'eau, j'ai 2 configuration :
- à contre courant (vertical)
- en flux perpendiculaires (eau : flux vertical, air : flux horizontal) comme une rampe de douches dans un tunnel. Cela doit plus s'apparenter à du co-courant.

voilà pour les précisions.

J'ai une question subsidiaire : quand on parle d'étage, il faut arroser avec de l'eau "neuve" à chaque fois, ou on peut arroser tous les étages avec le même stock d'eau recyclé (qui se charge au fur et à mesure du temps) ?

Merci pour le temps passé à me répondre.

Annaïck_R

[invite2313209787891133]

Bonjour

C'est ce que je craignais ; le lavage ne peut pas fonctionner dans ces conditions, car le flux d'air va forcement stripper l'ammoniaque qui est plus volatil que l'eau.

Pour qu'un laveur de ce type fonctionne il faut un énorme débit d'eau avec un petit flux d'air, ou il faut que l'eau soit acidifiée vers pH 4/5 (ou moins)

- en flux perpendiculaires (eau : flux vertical, air : flux horizontal) comme une rampe de douches dans un tunnel. Cela doit plus s'apparenter à du co-courant.

On appelle ça courant croisé.

[invitec4829296]

Et si je fais sur un laveur rempli de garnissage plastique spécial (triangles/boules/tubes) pour favoriser les échanges air/eau, cela change quelque chose ?

[invite2313209787891133]

Non ça ne change rien; la phase vapeur en équilibre avec la phase liquide contient forcément plus de NH3. Ce n'est pas une question d'échange mais d'équilibre.

[invitec4829296]

Merci beaucoup !

Existe-t-il un logiciel, une méthode de calcul ou une abaque pour tester différentes conditions de lavage gaz/eau car j'ai l'impression de me poser régulièrement les mêmes questions sous différentes formes?

[invite2313209787891133]

Dans le cadre de mon travail j'utilise ProsimPlus:
http://www.prosim.net/fr/modeling/prosimplus.html

J'ai utilisé également Hysys de chez Aspen, ou Chemcad, qui sont parmi les plus connus, mais il en existe d'autres.