олекулярна маса компонента, кг;
p - парціальний тиск газового компонента, Н/м2;
R - газова постійна, рівна 8314 Дж/(кг? оС);
t - температура газу, оС.
Чим вище парціальний тиск газового компонента в газовому середовищі над рідиною, тим більше кількість може розчинитися в рідині. З підвищенням температури розчинність газу в рідині знижується. Після закінчення деякого часу між рідиною і газом завжди встановлюється рівноважний стан, при якому в рідина буде надходити з газу і з рідини буде виділяться в газ однакову кількість газоподібного компонента. Якщо в рідині відсутня газоподібний компонент, здатний в ній розчинитися, то як би не було мало його кількість в газі над рідиною, частина його перейде в рідину. Таке ж явище спостерігають при переході газового компонента з рідини в газ, в якому він відсутній.
Розчинність газу в рідині залежить і від характеристики рідини. У деяких рідинах газ може добре розчинятися, в інших - погано. Тому для очищення газу від якого або газоподібного компонента необхідно застосовувати певну промивну рідину. Закон Генрі не застосовний до висококонцентрованим розчинів і тоді, коли між розчиняється і компонентом і рідиною здійснюється хімічну взаємодію. Таким чином, в процесі абсорбції відбувається масообмін між газом і рідиною, в результаті чого певний газовий компонент поступово переходить в рідину. Кількість рідини, яке потрібно для розчинення даної кількості газоподібного компонента, визначається на підставі матеріального балансу массобмена. Розглянемо процес масообміну, що відбувається в насадочное скрубері, в якому газ рухається знизу вгору назустріч орошающей його рідини. Позначимо кількість газу, яку потрібно очистити, G кг/с, а кількість газу, необхідної для розчинення міститься в газі газоподібного компонента, L кг/с. Нехай концентрація газового компонента, що підлягає видаленню з газу, була в газі на вході його в апарат y н кг/кг, а на виході з апарату y до кг/кг. Зміст цього ж газоподібного компонента в рідини, що надходить на зрошення, буде x н кг/кг, а на виході з апарату x до кг/кг. Тоді кількість газового компонента, що має бути виведено з газу складе M=G (y н -y r < i>) кг/с. Це ж кількість газового компонента розчиниться в рідині M=L (x до - x н ) кг/с. Отже можна розписати рівняння матеріального балансу массобмена
G (y н -y до )=L (x до - x н ) , (3)
Звідки кількість промивної рідини складе
кг/с. (4)
З рівняння 4 можна знайти питома витрата поглотительной рідини
кг/кг. (5)
Ця формула є рівнянням прямої з тангенсом кута нахилу, рівним m , яке характеризує зміну концентрації газового компонента по висоті апарату. Таку лінію називають робочою лінією масообміну. Кількість газового компонента, що переходить в одиницю часу з газового середовища в рідину, залежить від різниці концентрацій цього компонента в газі і рідини, від поверхні зіткнення газового середовища з рідиною і способу їх дотику, а також від властивостей газу і рідини:
M=KFД кг/с, (6)
де F - поверхня зіткнення газу з рідиною, м2;
Д - рушійна сила масопередачі (абсорбції) являє собою середню різницю концентрацій поглощаемого газового компонента в газовому середовищі на початку процесу і рівноважної концентрації цього компонента над поглинається розчином. Рушійна сила процесу може бути виражена в будь-яких одиницях, що застосовуються для вираження складу фаз, кг/м3, Н/м3, кг/кг;
К - коефіцієнт пропорційності, званий коефіцієнтом массопередачи, який характеризує швидкість розчинення газового компонента в рідині. Розмірність К залежить від розмірності рушійної сили процесу массопередачи.
З рівняння 6 можна знайти значення поверхні зіткнення газової та рідких фаз, яка визначає розмір апарата для очищення газу
м2. (7)
Для отримання апаратів меншого розміру потрібно створити умови, при яких значення коефіцієнта масопередачі K і рушійної сили массопередачи Д були б максимальними.
.2 Застосування абсорбційної очищення
Абсорбційна очистка - безперервний і, як правило, циклічний процес, тому що поглинання домішок зазвичай супроводжується регенерацією поглинаючої розчину і його поверненням на початку циклу очищення. Застосування абсорбційного методу очищення обумовлено високою інтенсивністю абсорбційних процесів, що дозволяє створювати високопродуктивні газоочисні установки, можливістю застосування методу для очищення газів, що містять і ...
