2.4 Кинетика абсорбции.

Физическая абсорбция. Применительно к абсорбции уравнение массопередачи, если движущую силу выражают в концентрациях газовой фазы, принимает вид:

(2.14)

Если движущую силу выразить в концентрациях жидкой фазы, то уравнение массопередачи имеет вид:

(2.15)

Коэффициенты массопередачи определяются:

(2.16)

(2.17)

В хорошо растворимых газах m незначительно, а велика, т.е. мало сопротивление в жидкой фазе, тогда и можно принять . Для плохо растворимых газов можно пренебречь диффузионным сопротивлением в газовой фазе, так как велики и можно принять .

Для процесса абсорбции в уравнение массопередачи (2.14) молярные концентрации газовой фазы может быть заменены парциальными давлениями газа, выраженными в долях общего давления:

(2.18)

Здесь - средняя движущая сила процесса, выраженная в единицах давления; - коэффициент массопередачи, отнесенный к единице движущей силы, выражаемой через парциальные давления поглощаемого газа.

Если равновесная линия прямая, то для получим:

(2.19)

(2.20)

Здесь - соответственно, парциальные давления газа на входе в аппарат и выходе из него; - равновесные парциальные давления газа на входе в аппарат и на выходе из него.

Если парциальное давление выражено в долях общего давления Р, то коэффициенты массопередачи и численно равны, если парциальные давления выражены в единицах давления, то .

Хемосорбция. Если химическая реакция идет в жидкой фазе, то часть газообразного компонента переходит в связанное состояние. При этом концентрация свободного компонента в жидкости снижается и увеличивается движущая сила процесса.

В общем случае скорость хемосорбции зависит как от скорости химической реакции, так и от скорости массопередачи между фазами. В зависимости от того, какая скорость определяет общую скорость переноса массы, различают кинетическую и диффузионную области процессов хемосорбции.

В кинетической области скорость собственно химического взаимодействия меньше скорости массопереноса и поэтому лимитирует скорость всего процесса. В диффузионной области лимитирующей стадией является скорость диффузии компонентов в зоне реакции, которая зависит от гидродинамических условий в системе и определяется по основному уравнению массопередачи.

Если скорости химической реакции и массопередачи соизмеримы, то такие процессы абсорбции протекают в смешанной, или диффузионно-кинетической области.

Коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при протекании химической реакции можно определить:

(2.21)

где Ф – фактор ускорения массообмена, . Для определении Ф можно использоваться графиками построенными для комплекса величин с учетом вида химической реакции.