Матеріальний баланс абсорбції

Для складання матеріального балансу візьмемо абсорбційну колону. Коли концентрації фаз мало змінюються за висотою абсорбера, то рівняння

матеріального балансу можна записати так:

Де, yн,ук - концентрація компонента в газовій фазі,

хн,хк - концентрація компонента в рідкій фазі,

G, L-кількість фази, кг/год.

Якщо концентрація компонента на вході та на виході значно змінюється, то

Де, Gін – кількість інертного газу, кг/година,

L0 - кількість рідини без розчиненого компонента, кг/година,

Yн,Yк – мольний кг компонента та мольний кг газу

умольна частка компонента,

Мк - молекулярна маса компонента,

Мін – молекулярна маса інертного газу,

х – мольна частка рідини.

Кінетика абсорбції.

Кінетика абсорбції характеризується трьома стадіями.

З газової фази за рахунок дифузії компонент доходить до розділу фаз, потім відбувається розчинення компонента (у / - х /). За рахунок ламінарної дифузії йде вглиб потоку.

I таIII стадії абсорбції здійснюються за рахунок різниці компонента на межі розділу фаз, та в обсязі газової фази або рідини (вони протікають за дифузійними законами).II стадія протікає миттєво і ніякого опору не чинить.

Закони дифузії.

Конвективна дифузія – це перенесення речовини з ділянки з більшою концентрацією меншу концентрацію обсягами, струминами текучих середовищ внаслідок їх взаємного перемішування.

Кількість речовини, що протікає від основного потоку до зустрічі з ламінарним шаром визначається за законом Щукарьова:

М - кількість компонента, що переходить з газу в рідину,

β – коефіцієнтмасотдачі,

F-поверхня контакту (абсорбції)

коефіцієнт масовіддачі являє собою кількість речовини, що дифузує в одиницю часу з навколишнього середовища до одиниці поверхні поділу фаз при різниці концентрації компонента в обсязі середовища і поверхні дорівнює 1.

У ламінарному шарі протікають молекулярно-дифузійний процес, який описується законом.

Д - коефіцієнт дифузії,

Фізичний зміст коефіцієнта дифузії (Д) є кількістю речовини, що переходить в одиницю часу через одиницю поверхні при градієнті концентрації, що дорівнює 1.

Коефіцієнт дифузії для газів:

де Т-абсолютна температура,

Vа ,Vв – молекулярні обсяги газів,

Ма, Мв – молекулярні маси газів.

Приклад: NH3 та повітря.

V пов. = 29,9 м 3 /моль

Після встановлення даних:

ДNH3 в повітр =0,208 * 10 -4 м 2 /с,

формула Вілкі Чанга

Vа - атомний обсяг компонента,

ά – поправочний коефіцієнт,

μ – в'язкість рідини.

Після встановлення даних:

βd/Д= 0,023(Wdρ/μ) 0.8 *(μ/ρД) 0,4 – масопередача

άd/= 0,023(Wdρ/μ) 0.8 *(Ср*ρ) 0,4 – теплопередача

після розв'язання системи 2-х рівнянь

Вирішуючи систему рівнянь:

II М = у / -mу процес розчинення

Основне рівняння абсорбції

Коефіцієнт абсорбції або масопередачі:

F – коефіцієнт абсорбції

(у-mх) = ∆уср – середня рушійна сила процесу абсорбції

Основне рівняння абсорбції:

Основне рівняння, з якого починається розрахунок абсорбційного апарату:

---