82. Материальный баланс абсорбции. Расход абсорбента.

Сначала рассмотрим противоточную абсорбцию. Материальный баланс запишем в виде:

Рис.2.2 Противоточная абсорбция.

(2.7)

– расход инертного газа (кмоль/с); – расход абсорбента (кмоль/с); - начальная и конечная концентрация абсорбтива в газовой смеси, кмоль/кмоль инертного газа; - начальная и конечная концентрация абсорбтива в в поглотителе кмоль/кмоль абсорбента.

Из уравнения (2.7) обычно определяют :

(2.8)

Уравнение (2.7) можно представить в виде:

(2.9)

где - удельный расход абсорбента.

Уравнение (2.9) носит название рабочей линии. Она, рабочая линия, в координатах У-Х прямая с углом наклона, тангенс которого равен . Найдём связь с размером аппарата. Заданы . Необходимо найти .

Рис.2.3. Определение удельного расхода абсорбера .

Поскольку известно, точки лежат на одной прямой линии и граничные случаи. При АВ движущая сила максимальна поскольку (см. уравнение (2.8)). При , движущая сила минимальна: в точке она равна нулю. Поэтому должна быть больше .

(2.10)

Для предварительных расчетов, можно принять . Тогда по (2.9) находим . Итак определены искомые величины для противоточного аппарата.

Уравнения материального баланса для прямотока аналогичны уравнениям материального баланса противотока (2.7) – (2.9). Однако для прямотока гораздо меньше аналогичного параметра для противотока (рис.2.4). Итак имеем:

(2.11)

Согласно уравнению (2.10) получим:

Удельный расход абсорбента при противотоке меньше, чем при прямотоке.

Рис.2.4.Прямоточная абсорбция.

Эффективность работы массообменного аппарата может быть охарактеризована степенью извлечения распределяемого компонента из отдающей его фазы. Коэффициент извлечения определяется как отношение количества компонента перешедшую в другую фазу к максимально возможному:

(2.13)

Для одинаковых и при противотоке больше, чем при прямотоке. Этим объясняется преимущественное применение противоточного движения фаз в процессе абсорбции.

83. Тепловой баланс абсорбции. Кинетика абсорбции. Тепловой баланс абсорбции.

Рис.2.5. Кривые равновесия при изотермической (OAD) и неизотермической абсорбции (ОАС).

При изотермической абсорбции линия равновесия характеризуется кривой OАD (рис.2.5).

В случае неизотермической абсорбции при растворении газа в жидкости температура её повышается вследствие выделения теплоты. Тогда линия равновесия характеризуется кривой ОАС.

Для технических расчётов нагреванием газа пренебрегают, считают, что вся теплота идёт на нагрев жидкости.

Если известна Т°К при данном составе, то можно найти по справочникам У* на кривой равновесия, соответствующую составу Х. Для этого нужно составить уравнение теплового баланса для части абсорбера, расположенной выше некоторого сечения с текущими концентрациями Х и У соответственно, т.е. в той части аппарата, где произошло поглощение газа:

(2.12)

Здесь - дифференциальная теплота растворения газа, кДж/кмоль; - расход абсорбента, моль/с; с – теплоемкость жидкости, кДж/(кмоль·К); Т – температура данного сечения, К; - начальная температура жидкости, К. Находим Т:

(2.13)

С помощью (2.13), задаваясь значениями Х в пределах и находим ряд Т и по справочникам далее находим ряд и строим по точкам ОАС.

Как видно из рис.2.5 для случая неизотермической абсорбции произошло уменьшение движущей силы процесса. Чтобы этого избежать необходимо предусмотреть отвод тепла из аппарата.