6 4.Удельный расход абсорбента

Изменение концентрации в абсорбционном аппарате происходит прямолинейно и следовательно, в координатах У — Х рабочая линия процесса абсорбции представляет собой прямую с углом наклона, тангенс которого равен .

Между удельным расходом абсорбента и размерами аппарата, например, показанного на рис. Х1-2. существует определенная связь. Через точку В с координатами Х_н У_н, (рис. Х1-2) проведем, согласно уравнению. рабочие линии ВА,ВА_1,ВА₂,ВА₃ отвечающие различным концентрациям абсорбента или разным удельным его расходам, при этом точки А, А_1, А₂, А₃ будут лежать на одной горизонтальной прямой в соответствии с заданной начальной концентрацией Y_н газа в смеси. В случае растворов небольшой концентрации для любого значения X и выбранной величины l движущая сила процесса выражается разностью ординат Y—Y*, изображенных вертикальными отрезками, соединяем соответствующие точки рабочей линии и линии равновесия. Для всего аппарата можно принять среднее значение ∆Y_ср,_Р. величина которого, например для рабочей линии ВА₁,. изображена на рисунке отрезком ∆Y_ср1. Величина ∆Y_ср будет тем больше, чем круче наклон рабочих линий и следовательно, чем больше удельный расход абсорбента. Если рабочая линия ВА совпадаете с вертикалью, то движущая сила процесса имеет максимальное значение, однако удельный расход абсорбента l при этом будет бесконечно большим (так как Х_к =Х_н). Если же линия рабочих концентраций ВА касается линии равновесия, то удельный расход абсорбента минимален (l=l_min), а движущая сила в точке касания равна нулю, поскольку в этой точке рабочая концентрация равна равновесной. В первом случае размеры абсорбционного аппарата будут наименьшими при бесконечно большом расходе абсорбента, во второй — расход абсорбента наименьший при бесконечно больших размерах аппарата. Таким образом, оба случая являются предельными и практически неосуществимыми.В реальном абсорбционном аппарате равновесие между фазами не достигается и всегда Х_к <Х_к^* где Х_к^*; — концентрация поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с поступающим газом. Отсюда следует, что величина l всегда должка быть больше минимального значении l_min отвечающего предельному положению рабочей линии.Необходимо отметить увеличение удельного расхода l адсорбента одновременно со снижением высоты аппарата приводит к определенному увеличению его диаметра. Это объясняется тем, что с увеличением l возрастал также расход поглотителя, а при этом, как показано ниже, снижаются допустимые скорости гам в аппарате, по которым находятся диаметр. Вот почему в тех случаях, когда удельный расход абсорбента не задан технологически ми условиями, т. е. когда не задана конечная концентрация Х_к абсорбента, следует выбирать такое соотношение между размерами абсорбционного аппарата и удельным расходом l абсорбента, при котором величина l и размеры аппарата будут оптимальными. Оптимальный расход поглотителя может быть найден только с помощью технико-экономического расчета.

65.Кинетика абсорбции.

M = K_y·F·∆Y_ср = K_x·F·∆X_ср

Увеличение средней движущей силы приводит к увеличению скорости всего процесса, к увеличению растворения и снижению температуры. При противотоке средняя движущая сила больше чем при прямотоке. Снижение эффекта продольного перемешивания фаз (уноса жидкостью газовой фазы). Если уносится жидкость прореагировавшая, то она концентрирует работу и средняя движущая сила уменьшается. Отсюда следует, что противоточные абсорберы должны работать с минимальным уносом жидкости.

Скорость абсорбции зависит от способа образования данных фаз (от этого зависит удельная поверхность) и от степени диспергирования фаз ( газ может находиться в виде пузырей, а чем меньше пузыри, тем больше поверхность)

Скорость абсорбции определяется коэффициентом массопередачи:

K_y = 1/β_y = m/β_y K_y → β_y

K_x = 1/(m·β_y) + 1/β_x, K_y ≈ β_x, где m – распределение вещества по фазам. Для легко растворимых в-в она велико. Для хорошо растворимых газов 1/β_y>>m/β_x; для плохо растворимых: 1/β_y<<m/β_x

При абсорбции хорошо растворимых газов на скорость будет влиять скорость переноса вещества в газовой фазе (её нужно турбулизовать, чтобы хорошо проходил массообмен) - используют распылительные или пленочные абсорберы. Для плохо растворимых газов снижают диффузионные сопротивления в жидкой фазе. Диффузионные сопротивления пропорциональны толщине слоя.

Для абсорбции труднорастворимых газов надо, чтобы жидкость была в виде тонкой пленки и жидкость перемешивалась.

При хемосорбции многое определяется тем, в какой области протекает процесс (в диффузионной, кинетической или дуффузионно-кинетической). Диффузионная область – быстро протекает химическое взаимодействие, а физическое взаимодействие медленнее (лимитирует физическая диффузия). В кинетической области лимитирует химическая реакция.

Если процесс протекает в диффузионной области ускорение достигается увеличением движущей силы за счет снижения пути диффундирования абсорбата. Если процесс протекает в кинетической области, то на ускорение процесса можно повлиять за счет активного обновления контакта фаз.

Ускорение (замедление) процесса при хемосорбции при расчетах учитывает фактор ускорения процесса

β_x' = Ф·β_x, где Ф – фактор ускорения; β_x' – коэффициент массоотдачи при хемосорбции.