66) Определение направления и средней движущей силы процесса абсорбции. Число единиц переноса (чеп).

Рабочая линия , изображённая на рис.19-2, позволяет установить условия , при которых процесс абсорбции станет возможным .Рассмотрим условие равновесия газа и сорбента. Примем для этого правило фаз. В рассматриваемом случае мы имеем две фазы (газ и жидкость) и три компонента ( поглощаемый компонент, инертный газ и жидкость ) .Определяющими параметрами будут давление, температура и концентрация: S=K-f+2

Где S- число степеней свободы ,К-число компонента системы , f–число фаз системы.

В нашем случае , когда поглощается один компонент газовой смеси,S=3-2+2=3

Этими тремя степенями свободы являются состав одной из фаз , давление и температура. Содержание поглощаемого компонента в другой фазе не может быть произвольно .Оно определяется тремя выбранными параметрами .

Для идеальных растворов , в которых силы взаимодействия между молекулами компонентов системы одинаковы, условия равновесия определяются законами Генри и Рауля. Закон Генри можно сформулировать так:

х=р (2)

где х-количество растворённого газа , отнесённое к поглощающей жидкости, моль-доли; - коэффициент пропорциональности , определяемый из опыта.

Уравнение 2 называется законом Генри, который может быть сформулирован так: растворимость газа прямо пропорциональна парциальному давлению газа над жидкостью .Известно также , что в газовой смеси парциальное давление компанента может быть выражено уравнением :

р=уР, (3)

где у- мольная доля рассматриваемого компанента в газовой смеси;

Р–общее давление в смеси.

Приравнивая р из уравнений 2и 3 получим,

у=х/(Р ) (4)

Уравнение 4 является уравнением фазового равновесия.

Движущая сила процесса абсорбции может быть выражена также , как разность парциальных упругостей рассматриваемого компанента, которые пропорциональны молярной концентрации компонента. Парциальное давление поглощаемого компонента в газовой смеси обозначим через р_А , равновесное парциальное давление того же компонента обозначим .Тогда средняя движущая сила абсорбции может быть выражена как разность (р_А– .

Число единиц переноса

Для газовой фазы

Для жидкой фазы

, –число едниниц переноса на тарелку

, - коэффициенты массоотдачи, отнесённые к единице рабочей площади

67) Схемы ведения процесса абсорбции(противоточная, противоточная с рециклом, каскадная). Рабочие линии процессов.

В технике используют следующие принципиальные схемы абсорбционных процессов: прямоточные, противоточные, одноступенчатые с рециркуляцией и многоступенчатые с рециркуляцией.

Прямоточная схема взаимодействия веществ в абсорбере показана на рисунке 14.4 а. В этом случае потоки газа и абсорбента движутся в одном направлении; при этом газ с большей концентрацией абсорбтива приводится в контакт с жидкостью, имеющей меньшую концентрацию абсорбтива, а газ с меньшей концентрацией взаимодействует на выходе из абсорбтера с жидкостью, имеющей большую концентрацию абсорбтива.

Противоточная схема показана на рисунке 14.4, б. В противоточном абсорбере в одном конце аппарата контактируют газ и жидкость, содержащие большие концентрации абсорбтива, а в другом противоположном конце –меньшие. Э

При противоточном процессе достигается большая конечная концентрация абсорбтива в абсорбенте , чем при прямоточном. Расход абсорбента также ниже. Однако ввиду того что средняя движущая сила при противотоке ниже , то габариты противоточного абсорбера больше, чем прямоточного.

В схемах с рециркуляцией абсорбента или газовой фазы происходит многократный проток абсорбента или газовой фазы через абсорбер.

На рисунке 14.4, в изображена рециркуляционная схема по абсорбенту.Жидкая фаза –абсорбент многократно возвращается в абсорбер, а газовая фаза проходит через абсорбер снизу вверх .

Абсорбент подаётся в верхнюю часть абсорбера и движется противотоком к газовой фазе. В результате смешения свежего абсорбера с концентрацией х_н с выходящим из абсорбера его концентрация повышается до х_с .Рабочая линия на диаграмме у-х представляет собой прямую с координатами крайних точек А и В_с

Соответственно у_н ,х_н, у_к, х_с.