D Yср (у кмоль на 1 кмоль носія), різниця молярних концентрацій D Сср (у кмоль /м3). Так, при вираженні рушійної сили через парціальні тиску на вході і виході з абсорбера
D Pвх = pн - p * н і D pвих = pк - p * до , (1.2)
де pн і pк - парціальний тиск поглинається компонента в газі на вході і виході з абсорбера; p * н і p * до - рівноважний тиск поглинається компонента в рідини на вході і виході в абсорбер.
Середнє значення рушійної сили визначається або як середнє арифметичне, або як середнє логарифмічне за аналогією з теплопередачей.
Коефіцієнт массопередачи (абсорбції) визначають залежно від способу вираження рушійної сили процесу. Якщо рушійну силу виражають через концентрації в газовій фазі, те рівняння для розрахунку K має вигляд
. (1.3)
Коефіцієнт массопередачи, віднесений до концентрації рідини, визначають зі співвідношення
. (1.4) У цих виразах b y і b x - коефіцієнти массоотдачі, які характеризують кількість речовини, що переноситься всередині фази в одиницю часу через одиницю поверхні при рушійну силу, яка дорівнює одиниці; m - константа фазового рівноваги, що визначається як тангенс кута нахилу лінії рівноваги (з урахуванням масштабу діаграми) до осі абсцис.
Коефіцієнти массоотдачі визначають з критеріальних рівнянь, що приводяться в літературі, для різних випадків абсорбції.
Процес абсорбції йде до стану рівноваги, що характеризується рівноважним розподілом розчинної газу між інертним газом (носієм) і рідиною, і виражається законом Генрі. Константу фазового рівноваги m висловлюють залежно від прийнятих одиниць концентрації. Значення константи m наведені в довідковій літературі (константа Генрі). Для перерахунку розмірності констант використовують спеціальні формули.
Принципова схема абсорбційної установки представлена ​​на малюнку 1.1.
Розрахунок будь-якого за конструкції абсорбційного апарата складається з трьох основних стадій:
на підставі заданих і рівноважних концентрацій для системи, що розраховується газ-рідина визначається кількість абсорбенту, необхідного для поглинання заданої кількості газу;
при відомих граничних навантаженнях по газу і рідини знаходять площа поперечного перерізу колони;
на підставі рівнянь кінетики процесу, даних рівноваги і матеріального балансу визначається поверхню межфазного контакту фаз або еквівалентні їй величини - висота насадки або число тарілок.
В
1 - вентилятор (газодувки), 2 - абсорбер, 3 - бризгоотбойнік, 4, 6 - зрошувачі, 5 - холодильник, 7 - десорбер, 8 - куб десорбера, 9, 13 - ємності для абсорбенту; 10, 12 - насоси; 11 - теплообмінник - рекуператор
Малюнок 1.1 - Принципова схема абсорбційної установки
Дані щодо розчинності газу деяких систем газ - рідина, що використовуються для побудови лінії рівноваги, наведені у Додатку А 1.
1.1 Матеріальний баланс процесу абсорбції
Якщо прийняти, що витрата інертної частини газової фази по висоті апарата не змінюється, а також в ході процесу температура газової і рідкої фаз залишаються постійними, то мінімальний витрата абсорбенту Lmin може бути визначений з рівняння матеріального балансу за формулою (1.5), в кмоль/с
G0 (Yн - Yк) = Lmin (xк * - Xн), (1.5)
де xк * - рівноважний зміст поглинається компонента в рідкій фазі, щодо газу, Yн , що надходить в апарат, вираженого у відносних мольних концентраціях; G0 - витрата інертного газу (повітря), кмоль/с.
