Непрерывная адсорбция

Процесс непрерывной адсорбции является стационарным и осуществляется в аппаратах со встречным движением потоков газа и адсорбента (противоток). В упрощенном виде для расчета такого установившегося процесса при движении плотного слоя адсорбента можно использовать методы расчета массообмена между двумя фазами (например, абсорбция), которые изложены ранее. Обозначим через и массовые расходы адсорбента и инертной части газового потока, через и - начальную, конечную и текущую концентрации адсорбата в адсорбенте, через - относительные массовые концентрации адсорбтива в инертном газе; при этом и взяты для одного и того же сечения аппарата (рис.6.5).

Рис.6.5. Схема материальных Рис.6.6. Схема положения рабочих

потоков. равновесных линий.

Уравнение материального баланса для высоты слоя Н будет:

, (6.13)

где - количество поглощенного компонента адсорбентом за единицу времени.

Уравнения материального баланса для нижней части слоя от сечения с концентрациями , запишутся в виде:

.

Решая последнее уравнение относительно а, получаем

. (6.14)

Уравнение (6.14) описывает рабочую линию (линию рабочих концентраций) процесса адсорбции 1 - 2, изображенную на рис. 6.6. Выше рабочей линии на этом же рисунке расположена линия равновесных концентраций в фазах .

Из уравнения материального баланса (6.13) может быть определен минимальный относительный расход адсорбента, если принять, что , т.е. конечная концентрация в адсорбенте достигла равновесного значения, тогда

. (6.15)

Отсюда

. (6.16)

Рабочая линия при минимальном расходе адсорбента 1 - 3 на рис. 6.6 изображена пунктиром.

Уравнение массопередачи для элементарного объема слоя высотойdH

(рис. 6.5) запишется в виде:

, (6.17)

где K_v- объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к газовой фазе; - элементарный объем аппарата; S - площадь поперечного сечения аппарата.

Решая уравнение (6.17) относительно dH, имеем:

, (6.18)

а требуемая рабочая высота аппарата будет:

. (1.19)

В уравнении (6.19) интеграл выражает число единиц переноса, а множитель - высоту единицы переноса.

Дата добавления: 2014-01-07