Кинетика физической абсорбции

Применительно к абсорбции уравнение массопередачи, если движущую силу выразить в концентрациях газовой фазы, принимает следующий вид:

(6.28)

Если движущую силу выразить в концентрациях жидкой фазы, то уравнение массопередачи записывается следующим образом:

(6.29)

Коэффициенты массопередачи K_х и K_y в уравнениях (6.28) и (6.29) определяются так:

(6.30)

где b_г – коэффициент массоотдачи от потока газа к поверхности контакта фаз; b_ж – коэффициент массоотдачи от поверхности контакта к потоку абсорбента.

Для хорошо растворимых газов величина m незначительна и мало диффузионное сопротивление в жидкой фазе. Тогда >>, и можно принять, что ≈ . Для плохо растворимых газов можно пренебречь диффузионным сопротивлением в газовой фазе, так как в этом случае значения m и b_г велики. Тогда 1/b_ж >> , и можно считать, что K_х ≈ b_ж.

Для процесса абсорбции в уравнении массопередачи (6.28) молярные концентрации газовой фазы могут быть заменены парциальными давлениями газа, выраженными в долях общего давления. Тогда

(6.31)

где – средняя движущая сила процесса, выраженная в единицах давления; K_p – коэффициент массопередачи, отнесенный к единице движущей силы, выражаемой через парциальные давления поглощаемого газа.

Если линия равновесия является прямой, то средняя движущая сила процесса по аналогии с уравнением (6.20) выражается так:

(6.32)

где и – движущая сила на концах абсорбционного аппарата; и – равновесные парциальные давления газа на входе в аппарат и выходе из него; р _н и р _к – парциальные давления газа на входе в аппарат и выходе из него.

Отметим, что если парциальное давление выражено в долях общего давления р, то коэффициенты массопередачи K_p и K_y численно равны друг другу. Если же парциальные давления выражены в единицах давления, то .

Между коэффициентами массопередачи и высотой единицы переноса (ВЕП) имеется непосредственная связь (гл. 1). Поэтому анализ кинетики абсорбции может быть проведен аналогично на основе ВЕП.

Расчет поверхности массопередачи и высоты абсорбера

В инженерной практике наиболее часто применяются три метода расчета процессов абсорбции.

По первому методу кинетика процесса выражается через коэффициенты массопередачи, а движущая сила рассчитывается по разности концентраций или, косвенно, с помощью числа единиц переноса.

По второму методу кинетика выражается с помощью высоты единиц переноса – ВЕП (для насадочных колонн) или числа единиц переноса – ЧЕП, соответствующего одной тарелке (для тарельчатых колонн), а движущая сила рассчитывается через число единиц переноса.

По третьему методу кинетика выражается с помощью высоты, эквивалентной теоретической ступени изменения концентрации, – ВЭТС (для насадочных колонн) или КПД тарелки (для тарельчатых колонн); движущая сила рассчитывается косвенно через число теоретических ступеней изменения концентрации или теоретических тарелок.

В соответствии с вышеизложенными методами расчета процесса абсорбции определяется высота насадочных и тарельчатых колонн.

Дата добавления: 2014-01-20