в розчині залежить від властивостей газу і рідини, тиску, температури і складу газової фази (парціального тиску растворяющегося газу в газовій суміші). У стані рівноваги між концентраціями газу в обох фазах встановлюється деякий співвідношення, характеризуемой константою фазового рівноваги m. Вона дорівнює відношенню концентрації газу в газовій фазі до його концентрації в рідкій фазі.
Залежно від одиниць виміру концентрації константа m виражається різними величинами:
· якщо концентрації обох фаз виражені в мольних частках, то константу фазового рівноваги позначають mxy:
де y - концентрація що абсорбується компонента в газовій фазі; x - концентрація поглиненої речовини в рідкій фазі.
· якщо концентрації компонента C в обох фазах виражені в кмоль/м3 або c - кг/м3, то константи фазового рівноваги позначають mC і mc відповідно:
Тут індекси «г» і «ж» вказують на приналежність відповідно газовій і рідкій фазі. Для бінарних розчинів при фізичній абсорбції можна скористатися рівнянням Кричевського
де f - фугітівность (летючість) розчиненого газу; x - концентрація розчину; x02 - мольна частка поглинача в розчині (x0=1 - x); К - коефіцієнт розчинності (коефіцієнт Генрі); A - постійна.
В ідеальних розчинах сили взаємодії між молекулами кожного з компонентів розчину, а також між молекулами різних компонентів рівні. Для таких розчинів коефіцієнт активності дорівнює одиниці. При низьких значеннях фугітівность можна замінити на рівноважний парціальний тиск компонента в газі p, тоді
де pk - тиск насиченої пари чистого компонента. [1]
Рівняння (3.2) виражає закон Рауля: Парціальний тиск lt; # 27 src= doc_zip18.jpg / gt;
причому mpx=К. [3]
Рівняння (3.3) виражає закон Генрі: при постійній температурі розчинність газу в даній рідини прямо пропорційна тиску цього газу над розчином.
3.2 Розрахунок рівноважної концентрації абсорбатамі xаб при використанні чистого та артезіанської води
Розглянемо рівноважний процес поглинання пара N-метілформаміда з повітря за допомогою абсорбенту, в якості якого використовуємо воду. В даному випадку система складається з двох фаз: 1 - розчин N-метілформаміда у воді, 2 - повітря з домішкою N-метілформаміда (рис. 3.1):
Рис. 3.1 Абсорбція
Рівняння Генрі має вигляд
(3.1)
де індекс 2 надано поглинається компоненту, тобто N-метілформаміду;
P2 - парціальний тиск N-метілформаміда в газовій фазі;
Х2 - мольна частка N-метілформаміда у воді.
Для розрахунку константи Генрі експериментально були виміряні розчинності N-метілформаміда у воді ха і хв при двох парціальних тисках Pа і Pв:
ха=0,025, хв=0,075, Pа=1,52 Торр, Pв=4,51 Торр;
(1 Торр=1 мм. Hg. ст=101330/760 Па=133 Па).
Тоді висловимо з рівняння (3.1) константу Генрі і підставимо відомі дані
Середнє значення
Рівноважну розчинність N-метілформаміда в чистій воді (конденсат водяної пари) обчислюємо за рівнянням (3.1)
Якщо абсорбцію N-метілформаміда проводити артезіанською водою з заданим вмістом солей, наприклад 300 мг/л, то рівноважну концентрацію розраховують по рівнянню Сеченова (k=5 * 10-4 л/мг)
Таким чином, при очищенні газових викидів від N-метілформаміда водою виходить нізкоконцентрірованной розчин (приймаємо dр-ра=1 г/см3) з концентрацією (концентрація в дужках відповідає застосуванню артезіанської води):
мольной часткою
масовою часткою
молярна
Ці дані дозволяють розрахувати теоретичний мінімальний витрата Lmin поглинача (води) для очищення ГВВ до ГДК (ГДК=0,1695 ммоль/м3). При очищенні V=1000 м3 повітря з нього необхідно видалити наступну кількість N-метілформаміда:
Ця кількість N-метілформаміда повинно бути поглинена (абсорбоване) водою з отриманням розчину з рівноважною концентрацією Cаб=5,3378 моль/л, тоді
4. Ректифікації РОЗЧИНУ N-МЕТІЛФОРМАМІДА У ВОДІ
. 1 Характеристика процесу ректифікації [4]
Ректифікація - це нерівноважний тепло - і масообмінних процес, здійснюваний в ректифікаційних колонах, де відбувається безперервний обмін компонентами між рідиною і парою, що знаходяться в постійному контакті. При цьому пар збагачується більш летючим компонентом, а рідина - менш летючим. Результатом процесу є дистилят - більш летючий продукт (компонент) і кубовий залишок - менш летючий продукт (чистий компонент).
Теоретичний...
