Количество выделяющегося при абсорбции тепла составляет

Q = M  = ^.L(X₁ – X₂), (4.12)

где М - количество поглощенного компонента, кг/с; Ф - дифференциальная теплота растворения, Дж/кг (это количество тепла, выделяющегося при поглощении 1 кг компонента в растворе данной концентрации).

Считаем, что всё выделяющееся тепло идет на нагревание жидкости:

Q = L^.c(t₁ – t₂), (4.13)

где c - удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг^.К); t₁, t₂ - температуры жидкости на выходе из абсорбера и на входе, соответственно, °С.

Приравняем правые части уравнений (4.12) и (4.13), получим:

(X₁ – X₂) = c(t₁ – t₂). (4.14)

Для части абсорбера, расположенной выше сечения, в котором состав жидкости равен X, а температура t, уравнение (4.14) примет вид:

(X – X₂) = c(t – t₂). (4.15)

Из последнего уравнения выразим t:

t = t₂ + (X – X₂). (4.16)

где t - температура жидкости в любом сечении абсорбера, °С, при составе жидкости, равном X.

Уравнение (4.16) также используют при построении линии равно­весия.

Методика графического построения равновесной линии вклю­чает следующие стадии:

- задаются интервалом значений X, исходя из исходных данных;

- для каждого значения Х определяют температуру жидкости по уравнению (4.16);

- для вычисленных значений температуры жидкости t опреде­ляют соответствующие величины ;

- определяют Y^* для каждой t и, соответственно, для конкрет­ного X.

4.1.3. Материальный баланс абсорбции

Для вывода уравнения материального баланса и уравнения рабочей линии рассмотрим схему массообменного аппарата (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Схема массообменного аппарата

Обозначим: G - массовый расход газовой фазы, кг/с (носи­тель); L - массовый расход жидкой фазы, кг/с (носитель); Y₁, Y₂ - содержание компонента в фазе G на входе и выходе из аппарата (относительные весовые доли); Х₁, Х₂ - содержание компонента в фазе L на выходе и входе в аппарат (относительные весовые доли).

Пусть компонент переходит из фазы G в фазу L.

С учетом количества компонентов в фазах уравнение материального баланса запишется в виде

G_нy_н + L_нx_н = G_кy_к + L_кx_к, (4.17)

где G_н, G_к - расход газовой фазы на входе в абсорбер и выходе из него, кмоль/с (кг/с); x_к, x_к - концентрация распределяемого компонента в жидкой фазе на входе в абсорбер и выходе из него, мольные доли (масс.доли); L_н, L_к - расход абсорбента на входе в абсорбер и выходе из него, кмоль/с (кг/c); y_н, y_к - концентрация распределяемого вещества (компонента) в газовой фазе на входе в абсорбер и выходе из него, мольные доли (масс.доли).

Рассмотрим случай, когда носители не участвуют в процессе массообмена, их количества не изменяются по высоте аппарата.

Тогда, количество компонента М, перешедшего из фазы G, равно:

M = G(Y₁ – Y₂). (4.18)

Количество компонента М, перешедшего в фазу L, равно:

M = L^.X₁ – L^.X₂ = L(X₁ – X₂). (4.19)

Приравняем правые части уравнений (4.18) и (4.19):

G(Y₁ – Y₂) = L(X₁ – X₂), (4.20)

или в виде

G(Y_н – Y_к ) = L(X_к – X_н), (4.21)

где G - расход инертного газа, кмоль/с (кг/с); L - расход абсорбента, кмоль/с (кг/с); Y_н и Y_к - концентрации компонента в газе-носителе, кмоль/кмоль газа (кг/кг газа); X_к и X_н – концентрации компонента в поглотителе (абсорбенте), кмоль/кмоль абсорбента (кг/кг абсорбента).

Уравнения (4.20), (4.21) есть уравнения материального баланса.