1.5 Кинетика процесса массопередачи

Поток вещества М через поверхность F описывают уравнением

; (5)

, (6)

где - коэффициент массопередачи по газовой фазе; - коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах, - константа уравнения фазового равновесия (2в).

Коэффициенты массоотдачи зависят от коэффициента молекулярной диффузии D и длительности периода  обновления поверхности контакта фаз (модель Хигби). Их вычисляют по эмпирическим уравнениям.

1.6 Удельный расход абсорбента

Рисунок 4 – Схема абсорбции.

Поток абсорбтива из газа в жидкость . (7а) Удельный расход абсорбента . (7б) Уравнение рабочей линии описывает материальный баланс в верхней части колонны . (7в)

Минимальный удельный расход абсорбента соответствует процессу с достижением фазового равновесия между фазами внизу колонны (рис.5).

Рисунок 5 – К расчету минимального удельного расхода абсорбента.

При уменьшении удельного расхода абсорбента точка NН смещается вправо и в пределе достигает линии фазового равновесия. Величина Х*(YН) представляет собой максимальную возможную концентрацию абсорбтива в жидкости при минимальном расходе абсорбента. Подстановка этой величины в уравнение рабочей линии (7в) дает . (8)

В точке N* движущая сила равна нулю, массообмен отсутствует. Поэтому с некоторым запасом принимают (9)

1.7 Описание массообмена в противоточной насадочной колонне

Дифференциальное уравнение массопередачи для произвольного сечения насадочной колоны, рис. 4,

; (10а)

. (10б)

Интегральное уравнение массопередачи по газовой фазе

; (11а)

. (11б)

Величина N_oy связывает массообменную способность аппарата с изменением концентрации абсорбтива в газе на единицу движущей силы.

Рисунок 5 – Y-Х диаграмма процесса.

Среднюю движущую силу процесса вычисляют по уравнению . (12) Если рабочая и равновесная линии является прямыми, то используют уравнение среднелогарифмической движущей силы.

Высотой единицы переноса называют параметр

. (13)

В насадочной колонне с поперечным сечением S м² и высотой слоя насадки Н_нас расход газа составляет , а поверхность контакта фаз равна

, (14)

где  - доля активной поверхности, а – удельная поверхность насадки.

Из равенств (11б), (13), (14) с учетом соотношений (6), (7б) следует

, (15)

где h_y и h_x - высота единицы переноса в газовой и жидкой фазах.

1.8 Технологические показатели процесса абсорбции

Рисунок 4 – Данные для определения технологических показателей.

Степень извлечения . (16а) Коэффициент извлечения . (16б) Эффективность абсорбции . (16в)

Если рабочая и равновесная зависимости являются линейными, то

; (17)

(18)