15. Какое уравнение связывает коэффициенты массоотдачи и массопередачи?

Зависимость между коэффициентами массопередачи и массоотдачи можно выразить следующим образом:

и – коэффициенты массопередачи соответственно в жидкой и газовой фазах;

и – коэффициенты массоотдачи соответственно в жидкой и газовой фазах;

– тангенс угла наклона линии равновесия.

16. Как влияют температура и давление на абсорбцию?

При абсорбции содержание газа в растворе зависит от свойств газа и жидкости, давления, температуры и состава газовой фазы (парциального давления растворяющегося газа в газовой смеси).

В случае растворения в жидкости бинарной газовой смеси (распределяемый компонент А, носитель В) взаимодействуют две фазы (Ф = 2), число компонентов равно трем (К = 3) и, согласно правилу фаз, число степеней свободы системы равно трем.

Для данной системы газ-жидкость переменными являются температура, давление и концентрация в обеих фазах. Следовательно, в состоянии равновесия при постоянных температуре и общем давлении зависимость между парциальным давлением газа А (или его концентрацией) и составом жидкой фазы однозначна. Эта зависимость выражается законом Генри: парциальное давление р_А растворенного газа пропорционально его мольной доле x_А в растворе

(7.1)

или растворимость газа (поглощаемого компонента А) в жидкости при данной температуре пропорциональна его парциальному давлению над жидкостью

(7.1, а)

где р_А - парциальное давление поглощаемого газа, находящегося в равновесии с раствором, имеющим концентрацию х, (в мол. долях); - концентрация газа в растворе (в мол. долях), равновесном с газовой фазой, в которой парциальное давление поглощаемого компонента равно р_А; Е - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом, или константой Генри.

Числовые значения коэффициента Генри для данного газа зависят от природы поглотителя и газа и от температуры, но не зависят от общего давления в системе.

Зависимость Е от температуры выражается уравнением

(7.2)

г де q - дифференциальная теплота растворения газа; R - газовая постоянная; С - постоянная, зависящая от природы газа и поглотителя.

Для идеальных растворов на диаграмме р - х (рис. 7.1) зависимость равновесных концентраций от давления изображается прямой, имеющей наклон, равный jE - коэффициенту Генри. Из рис. 7.1 и уравнения (7.2) следует, что с повышением температуры (при прочих равных условиях) увеличивается значение Е и соответственно уменьшается, согласно уравнению (7.1, а), растворимость газа в жидкости.

Если у_А - мольная доля извлекаемого компонента А в газовой смеси и Р - общее давление в системе, то парциальное давление р_А, по закону Дальтона, можно выразить зависимостью

.

Подставив значение р_А в уравнение (7.1), получим

,

или закон Генри может быть представлен в форме:

(7.3)

где т = Е/Р - коэффициент распределения, или константа фазового равновесия.

17. Конструктивные особенности абсорбционных колонн.

Абсорбционная колонна – аппарат для мокрого улавливания газовых и пылевых примесей.

В большинстве случаев – если нет никаких уточнений – под «абсорбционной колонной» подразумевают башенное исполнение абсорбера со стационарной (неподвижной) насадкой. Хотя нередко имеются в виду и другие аппараты, (в том числе, скрубберы), осуществляющие сорбционный захват в полых орошаемых камерах, трубках Вентури, подвижно-насадочных системах или пенном слое.

Конструктивные особенности:

Абсорбер насадочного типа представляет собой вертикальную колонну, рабочий отсек которой заполнен т.н. насадкой – массивом тел, имеющих большую площадь поверхности при небольшом объеме. К таким телам относятся кольца Рашига, кольца Палля, спирали Левина и пр.

Насадка орошается водой или жидким сорбентом, что создает на поверхности тел активную микропленку, исчисляющуюся десятками и сотнями квадратных метров на 1 м³ наполнителя.

Нагнетаемый в абсорбер газовоздушный поток вынужден проходить через камеру, многократно контактируя с микропленочным слоем, где идет сорбция нежелательных компонентов. Захваченные в пульпе / шламе поллютанты отводятся из башни напрямую или циркулируют по полузамкнутому контуру.

Насадочные колонны, как правило, служат для химической очистки газов, что отражается на используемых конструкционных материалах – нержавеющая сталь, полиэтилен, полипропилен, фторопласт, стеклопластик, титан и другие стойкие к агрессивным химических соединениям материалы.