(3)
Це рівняння можна переписати так:
(4)
Рівняння (4) показує, що зміна концентрації в абсорбційному апараті відбувається прямолінійно і, отже, в координатах Y-X робоча лінія процесу абсорбції являє собою пряму з кутом нахилу, тангенс якого дорівнює. Між питомою витратою абсорбенту та розмірами апарату існує певний зв'язок. Через точку В з координатами Хн і Yк (малюнок 2) проведемо, згідно рівняння (4), робочі лінії ВА, Ва1, Ва2, ВА3, що відповідають різним концентраціям абсорбенту або різним питомим його витратам. При цьому точки А, А1, А2, А3 будуть лежати на одній горизонтальній прямій відповідно до заданої початкової концентрацією Yн газу в суміші.
Малюнок 2 - До визначення питомої витрати абсорбенту
У разі розчинів невеликій концентрації для будь-якого значення Х та обраної величини рушійна сила процесу виражається різницю ординат YY *, зображених вертикальними відрізками, що з'єднують відповідні точки робочої лінії і лінії рівноваги.
*=f (X)
Для всього апарату можна прийняти середнє значення? Yср, величин: якого, наприклад для робочої лінії BA1ізображена на малюнку відрізком? Yср1. Величина? Yср буде тим більше, чим крутіше нахил робочих ліній і, отже, чим більше питома витрата абсорбенту. Якщо робоча лінія ВА збігається з вертикаллю, то рушійна сила процесу має максимальне значення, проте питома витрата абсорбенту при цьому буде нескінченно великим (так як Хк=Хн). Якщо ж лінія робочих концентрацій ВА3 стосується лінії рівноваги, то питома витрата абсорбенту мінімальний (l=lmin), а рушійна сила в точці дотику дорівнює нулю, оскільки в цій точці робоча концентрація дорівнює рівноважної. У першому випадку розміри абсорбційного апарату будуть найменшими при нескінченно великій витраті абсорбенту, у другому - витрата абсорбенту найменший при нескінченно великих розмірах апарату. Таким чином, обидва випадки є граничними і практично нездійсненні.
У реальному абсорбційному апараті рівновагу між фазами не досягає і завжди Хк < Х * к, де Х * к - концентрація поглинається газу в рідині, що знаходиться в рівновазі з вступником газом. Звідси випливає, що значення l завжди має бути більше мінімального значення lmin відповідає граничному положенню робочої лінії (лінія BA3 на малюнку 2).
Значення lmin можна визначити за рівнянням (3) при заміні Хк на Х * до:
(5)
Необхідно відзначити, що збільшення питомої витрати l абсорбенту одночасно зі зниженням висоти апарату призводить до певного збільшення його діаметру. Це пояснюється тим, що зі збільшенням l зростає також витрата поглинача L, а при цьому, як показано нижче, знижуються допустимі швидкості газу в апараті, за якими знаходять його діаметр. Ось чому в тих випадках, коли питома витрата абсорбенту не заданий технологічними умовами, тобто коли вона не задана кінцева концентрація Хк абсорбенту, слід вибирати таке співвідношення між розмірами абсорбційного апарату і питомою витратою l абсорбенту, при якому величина l і розміри апарату будуть оптимальними .
Оптимальний питома витрата поглинача Lопт може бути знайдений тільки за допомогою техніко-економічного розрахунку.
