Уравнение рабочей линии Противоток

Схематично нарисуем аппарат, направим в него на встречу друг другу вышеуказанные потоки.

Произвольно проведем сечение 1-1, в котором y, x – текущие концентрации.

Составим уравнение материального баланса для верхней части аппарата.

, откуда

Уравнение описывающее закономерность изменения концентраций переходящего вещества (рабочих концентраций) во взаимодействующих встречных потоках, называется уравнением рабочей линии процесса.

Если принять, что , тогда уравнение 6 примет вид:

y = А + Вx,

где

– удельный расход поглотителя, показывает сколько надо L, чтобы обработать единицу G.

Учитывая вышесказанное, рабочая линия для противотока будет выглядеть следующим образом.

Прямоток

Т.к. расходов потоков незначительный, то уравнение можно записать

уравнение рабочей линии для прямотока

Г рафически это уравнение будет выглядеть следующим образом:

Для анализа и расчета процессов массообмена необходимо совместить в одной диаграмме рабочую линию и кривую фазового равновесия.

Последняя может располагаться как выше так и ниже рабочей линии.

Кинетика процесса абсорбции

Применительно к абсорбции уравнение массопередачи запишется

Коэффициенты массопередачи определяются по уравнениям

Промышленные схемы абсорбции

Одноступенчатые		Многоступенчатые
Прямоточные		Противоточные
С рециркуляцией		Без рециркуляции
По газу	По жидкости

Противоток	Прямоток	Противоток с рециркуляцией по жидкости
Δупрям < Δупрот

Достоинства противоточного движения: можно получать более концентрированные растворы; меньше расход поглотителя при одинаковых начальных концентрациях.

Достоинства прямотока: через него можно пропустить большее количество жидкости и газа.

Во многих аппаратах стремятся сохранить достоинства прямотока и противотока. Это достигается в секционных аппаратах, где во всей колонне осуществляется противоток, а в секциях – прямоток, чтобы не было режима захлебывания.

Для некоторых специфических процессов можно использовать прямоток (когда над жидкостью не устанавливается равновесие ).

Достоинства рециркуляции: увеличивается смачиваемость насадки

Недостатки: наличие дополнительного оборудования (насос), дополнительных затрат; движущая сила с рециркуляцией меньше.

Многоступенчатые схемы абсорбции

Применяются, когда требуется аппарат большой высоты, поэтому его разбивают на два и более поменьше.

Противоточная двухступенчатая абсорбция

На диаграмме Y–X рабочая линия для всей системы изображается прямой АВ, которая состоит из отрезков АС и СВ, соответствующих рабочим линиям отдельных колон.