з процесом абсорбції буде протікати процес часткової десорбції деяких компонентів, що призведе до розподілу компонентів між газовою і рідкою фазами, зумовленого обома зазначеними процесами.
Абсорбція (десорбція) - дифузійний процес, в якому беруть участь дві фази: газова і рідка. Рушійною силою процесу абсорбції (десорбції) є різниця парціальних тисків поглинається компонента в газовій і рідкій фазах, який прагне перейти в ту фазу, де його концентрація менше, ніж це потрібно за умовою рівноваги.
Позначимо парціальний тиск поглинається 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 рідкої фазі D х = хр - х.
Кількість речовини М, поглинається в одиницю часу при абсорбції або виділяється при десорбції, прямо пропорційно поверхні контакту газової і рідкої фаз F, рушійною силі процесу і коефіцієнту пропорційності К, залежному від гідродинамічного режиму процесу та фізико-хімічних властивостей системи.
Рівняння массопередачи при абсорбції можна записати у вигляді:
M = Kp F (Pг - pp) = Ky F (Y - yp) = Kx F (xp - x) (VI. 1) або
Kp (Pг - pp) = Ky (y - yp) = Kx (xp - x).
Коефіцієнт К називається коефіцієнтом массопередачи при абсорбції і характеризує масу речовини, передану в одиницю часу через одиницю поверхні контакту фаз при рушійну силу, яка дорівнює одиниці.
Одиниця виміру величини К залежить від одиниць вимірювання складових, що входять в рівняння (VI.1). Так, наприклад, якщо вимірювати масу поглиненого компонента в кг/год, поверхню контакту фаз в м2, а рушійну силу процесу абсорбції в МПа, то з рівняння (VI.1) отримаємо одиницю виміру К в кг/(м2 Ч МПа Ч год).
Рис. VI-1. Схема переносу компонентів при контакті газу з абсорбентом
В
Для проведення процесу абсорбції застосовують абсорбційні установки, основним елементом яких є абсорбційні апарати.
Абсорбційні апарати класифікуються залежно від технологічного призначення, тиску і виду внутрішнього пристрою, що забезпечує контакт газу (пари) і рідини.
За технологічним призначенням абсорбційні апарати поділяються на апарати установок осушення, очищення газу, газорозподілу і т. д.
Залежно від внутрішнього устрою розрізняють тарілчасті, насадочні, розпилювальні, роторні (механічні), поверхневі і каскадні абсорбери. Найбільш широко поширені тарілчасті і насадочні апарати.
Залежно від застосовуваного тиску апарати поділяються на вакуумні, атмосферні та працюють під тиском вище атмосферного. p> При виборі типу апарату слід враховувати технологічні вимоги до процесу і його економічні показники.
Плівкові апарати, до яких належать також абсорбери з регулярною насадкою, незамінні при проведенні процесу в умовах розкладання, оскільки їх гідравлічне опір найнижче. Плівкові і насадочні колони переважніше також для обробки корозійних середовищ і пінних рідин.
Тарільчаті колони зручні для великотоннажних виробництв при відносно малих витратах рідини, недостатніх для рівномірного змочування насадки, а також для процесів, що супроводжуються коливаннями температури, так як періодичне розширення і стиснення корпусу може зруйнувати крихку насадку. На тарілках простіше встановити змійовики для підведення і відведення теплоти. Тарілчасті колони також застосовуються при обробці потоків з твердими домішками або при виділенні твердого осаду.
Адсорбція - загальне і повсюдне явище, що має місце завжди і скрізь, де є поверхню розділу між фазами. Найбільше практичне значення має адсорбція поверхнево-активних речовин і адсорбція домішок з газу або рідини спеціальними високоефективними адсорбентами. В якості адсорбентів можуть виступати різноманітні матеріали з високою питомою поверхнею: пористий вуглець (найбільш поширена форма - активоване вугілля), силікагелі, цеоліти а також деякі інші групи природних мінералів і синтетичних речовин.
Адсорбція (особливо хемосорбція) грає також важливе значення в гетерогенному каталізі. Області застосування абсорбційних процесів у промисловості вельми обширні: отримання готового продукту шляхом поглинання газу рідиною; поділ газових сумішей на компоненти; очищення газів від...
