ся компонента в газовій фазі через рг, а парціальний тиск того ж компонента в газовій фазі, що знаходиться в рівновазі з абсорбентом, через рр.. Якщо рг> рр, то компонент газу переходить в рідину, тобто протікає процес абсорбції (рис. VI-1, а). Якщо рг <рр, то поглинені компоненти газу переходять з абсорбенту в газову фазу, тобто здійснюється процес десорбції.
Чим більше величина рг - рр, тим інтенсивніше здійснюється перехід компонента з газової фази в рідку. При наближенні системи до стану рівноваги рушійна сила зменшується, і швидкість переходу компонента з газової фази в рідку сповільнюється.
Оскільки парціальний тиск компонента пропорційно його концентрації, то рушійна сила процесу абсорбції або десорбції може бути виражена також через різниця концентрацій компонента в газовій Dу = y - ур або рідкій фазі D х = хр - х.
Кількість речовини М, що поглинається в одиницю часу при абсорбції або виділяється при десорбції, прямо пропорційно поверхні контакту газової і рідкої фаз F, рушійну силу процесу і коефіцієнту пропорційності К, залежному від гідродинамічного режиму процесу і фізико-хімічних властивостей системи.
1. Фізико-хімічні основи процесу
У процесі абсорбції вміст газу в розчині залежить від властивостей газу і рідини, температури, тиску і складу газової фази.
У результаті розчинення в рідині бінарної газової суміші (розподіляється компонент А, носій В) взаємодіють дві фази (Ф = 2), число компонентів дорівнює трьом (К = 3) і, згідно з правилом фаз, число ступенів свободи системи дорівнює трьом.
В системі газ - рідина змінними є температура, тиск і концентрації в обох фазах. Таким чином, у стані рівноваги при постійних значеннях температури і загального тиску залежність між парціальним тиском газу (або його концентрацією) і складом рідкої фази однозначна. Дана залежність виражається через закон Генрі, згідно з яким парціальний тиск розчиненого газу пропорційно його мольной частці в розчині або розчинність газу (поглинається компонента) в рідині при даній температурі пропорційна його парціальному тиску над рідиною:
В
Значення коефіцієнта Генрі для даного газу залежать від природи поглинача і газу і від температури, але не залежать від загального тиску в системі.
Для ідеальних розчинів на діаграмі залежність рівноважних концентрацій від тиску зображується прямою, що має нахил, рівний коефіцієнту Генрі. З підвищенням температури збільшується значення коефіцієнта Генрі і відповідно зменшується розчинність газу в рідині. Таким чином, розчинність газу в рідині збільшується з підвищенням тиску і зниженням температури.
Коли в рівновазі з рідиною знаходиться суміш газів, закону Генрі може слідувати кожен з компонентів суміші окремо. p> Закон Генрі застосуємо до розчинів газів, критичні температури яких вище температури розчину, і справедливий тільки для ідеальних розчинів. Тому він з достатньою точністю можна застосовувати лише до сильно розведеним реальним розчинів, що наближається за властивостями до ідеальних, тобто дотримується при малих концентраціях розчиненого газу або при його малій розчинності. Для добре розчинних газів, при великих концентраціях їх у розчині, розчинність менше, ніж випливає з закону Генрі. Для систем, що не підкоряються цим законом, лінія рівноваги являє собою криву, яку будують зазвичай за дослідними даними.
1.1 Пристрій абсорбційних апаратів
Абсорбери - апарати, в яких здійснюються абсорбційні процеси. Подібно іншим процесам массопередачи, абсорбція протікає на поверхні розділу фаз. Тому абсорбери повинні мати розвинену поверхню дотику між рідиною і газом. За способом утворення цієї поверхні абсорбери умовно поділяються на наступні 4 групи:
поверхневі і плівкові;
насадочні;
барботажні (тарілчасті);
розпилюючі.
Поверхневі абсорбери. Ці абсорбери використовують для поглинання добре розчинних газів. У зазначених апаратах газ проходить над поверхнею нерухомої або повільно рухається рідини. Так як поверхня дотику у таких абсорберах мала, то встановлюють кілька послідовно з'єднаних апаратів, в яких газ і рідина рухаються протитечією один до одного. Для того, щоб рідина переміщалася по абсорберам самопливом, кожний наступний по ходу рідини апарат розташовують кілька нижче попереднього. Для відведення тепла, що виділяється при абсорбції, в апаратах встановлюють змійовики, охолоджувані водою або іншим охолоджуючим агентом, або поміщають абсорбери в судини з проточною водою.
Плівкові абсорбери. Ці апарати більш ефективні і компактні, ніж поверхневі абсорбери. У плівкових абсорбера поверхнею контакту фаз є поверхню поточної плівки рідини. Розрізняють такі різновиди апаратів даного типу: трубчасті абсорбери, абсорбери з плоско - паралельної або листовий насадкою, абсорбери з висхідним рухом плівки рідини.
Насадочні абсорбери. Одним з най...
