йного апарату, розташованої вище деякого довільного перетину з поточними концентраціями X і Y рідини і газу відповідно:
(1.9)
де q - диференціальна теплота розчинення газу, кдж/кмоль; М ' - кількість газу, поглиненого в розглянутої частини абсорбера, кмоль/сек; L - витрата абсорбенту, кмоль/сек ; з - теплоємність рідини, КЖД/(кмоль град); t - температура рідини в даному перетині, ° С; t н - початкова температура рідини, 0С.
Так як, то
Тоді
(1.10)
Переймаючись поруч довільних значень X в інтервалі між відомими значеннями X н і X до , за допомогою рівняння (1.10.) обчислюють t. За досвідченим даними знаходять відповідні значення Y * і будують лінію рівноваги (по точках O 1 , O 2 і т.д.).
Швидкість процесу абсорбції характеризується рівнянням (1.11), якщо рушійну силу виражають у концентраціях газової фази
(1.11)
і рівнянням (1.11а), якщо рушійна сила виражається в концентраціях рідкої фази
(1.11а)
У цих рівняннях коефіцієнти масопередачі К y і К x визначаються, відповідно до рівнянь (1.12) і ( 1.13), наступним чином:
(1.12)
(1.13)
де в г - коефіцієнт массоотдачи від потоку газу до поверхні контакту фаз; в ж - коефіцієнт массоотдачи від поверхні контакту фаз до потік рідини.
Для добре розчинних газів величина m незначна і мало також дифузійний опір в рідкій фазі. Тоді й можна прийняти, що. Для погано розчинних газів можна знехтувати дифузійним опором в газовій фазі (в цьому випадку значення т і в г великі). Звідси і можна вважати, що.
У рівнянні (1.11) молярний концентрації газової фази можуть бути замінені парціальними тисками газу, вираженими в частках загального тиску. Тоді
(1.14)
де - середня рушійна сила процесу, виражена в одиницях тиску;-коефіцієнт массопередачи, віднесений до одиниці рушійної сили, яка виражається через парціальні тиску поглощаемого газу.
Якщо лінія рівноваги є прямою, то середня рушійна сила процесу виражається рівнянням
(1.15)
де і - рушійна сила на кінцях абсорбційного апарату; р н і р до - парціальні тиску газу на вході в апарат і виході з нього; і - рівноважні парціальні тиску газу на вході в апарат і виході з нього.
Якщо парціальний тиск виражено в частках загального тиску Р , то коефіцієнти масопередачі К p і К у чисельно рівні один одному. Якщо ж парціальні тиску виражені в одиницях тиску, то
(1.16)
1.2 Основні технологічні схеми для проведення процесу абсорция
Промислові схеми абсорбційних установок бувають протиточні, прямоточні, одноступінчаті з рециркуляцією та багатоступінчасті з рециркуляцією.
При противоточной схемою абсорбції (рис. 1.3 а ) газ проводить через абсорбер знизу вгору, а рідина стікає зверху вниз. Так як при противотоке минає газ стикається зі свіжим абсорбентом, над яким парціальний тиск поглинається компонента дорівнює нулю (або дуже мало), то можна досягти більш повного вилучення компонента з газової суміші, ніж при прямоточною схемою (рис. 1.3 б ), де минає газ стикається з концентрованим розчином поглощаемого газу. Крім того, при противотоке можна досягти більш високого ступеня насичення поглинача витягуваним компонентом, що, в свою чергу, призводить до зменшення витрати абсорбенту.
а б
Рис. 1.3. Схеми противоточной і прямоточною абсорбції
а - протівоточная абсорбція; б - прямоточна абсорбція;
Для відводу тепла, що виділяється при абсорбції, а також для підвищення щільності зрошення в колонах з насадкою часто застосовують схеми з рециркуляцією частини абсорбенту.
На рис. 1.4 представлена ??схема одноступінчастої абсорбції з частковою рециркуляцією абсорбенту. Частина рідини концентрацією X до відбирається з нижньої частини колони в якості кінцевого продукту, а інша її частина повертається насосом на верх колони, де рідина приєднуєть...
