ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Модели и алгоритмы расчета процесса абсорбции из "Математическое моделирование основных процессов химических производств" Абсорбцией называется процесс поглощения газа жидкостью, в которой газ в той или иной степени растворим. Обратный процесс - выделение растворенного газа из раствора — кззътзетсядесорбцией. [c.278] В абсорбционных процессах участвуют две фазы - жидкая и газовая, между которыми происходит перенос вещества из газовой фазы в жидкую (в случае абсорбции) и из жидкой фазы в газовую (десорбция). [c.278] На практике абсорбции подвергают большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, составные части которых могут поглощаться жидкостью (абсорбентом). Эти составные части назьшают абсорбируемыми компонентами, а непоглощаемые составные части — инертньш газом. [c.278] Абсорбщюнные процессы находят широкое применение в химической промынягенности. Это получение готовых продуктов путем поглощения газа жидкостью (абсорбция SO3 в производстве серной кислоты, абсорбция НС1 с получением соляной кислоты и т.д.), разделение газовых смесей для выделения одного или нескольких ценных компонентов смеси, очистка газов от вредных примесей, улавливание ценных компонентов из газовой смеси для предотвращения их потерь. [c.278] По физико-химической сущности абсорбция является типичным массообменным процессом, в котором массообмен происходит на поверхности соприкосновения жидкой и газовой фаз. Поэтому абсорбционные аппараты должны иметь развитую поверхность контакта фаз. Исходя из этого абсорбционные аппараты (абсорберы) можно подразделить на следующие группы а) поверхностные абсорберы, в которых поверхностью контакта фаз является зеркало жидкости или поверхность текущей пленки жидкости (пленочные абсорберы) б) барботажные абсорберы, в которых поверхность контакта фаз развивается потоками газа, распределяющегося в ха-гд-кости в виде пузырьков и струек в) распьшивающие абсорберы, в которых поверхность контакта образуется путем распьшения жидкости в массе газа на мелкие капли. Конструктивно наибольшее распространение имеют насадочные и тарельчатые абсорберы колонного типа. [c.278] Исходя ИЗ блочного принципа составления математических моделей описание процесса абсорбции должно включать описание фазового равновесия в системе жидкость — газ, кинетику протекания процесса, описание структуры потоков фаз в аппарате. Остановимся далее на каждом из указанных блоков. [c.279] В общем случае по растворимости в жидкости газы разделяются на а) труднорастворимые б) легкорастворимые в) со средней растворимостью. На рис. 6.13 приведены равновесные концентрации в газе у к в жидкости X дпя указанных случаев. [c.279] Для газов со сравнительно высокой растворимостью закон Генри справедлив лишь при низких концентрациях, так как любой раствор при сильном разбавлении приближается к идеальному. При более высоких концентрациях растворимость обычно ниже, чем это следует из закона Генри. В таких случаях константа Генри К зависит от состава и равновесная зависимость нелинейна. [c.279] Кинетика процесса абсорбции. При отсутствии равновесия между газовой и жидкой фазами происходит перенос вещества из одной фазы в другую. Процесс массопередачи состоит из переноса вещества в пределах каждой из фаз (массоотдача) и переноса вещества через границу раздела фаз. [c.280] Обы шо считают, что сопротивление переходу вещества на граиице фаз отсутствует. Такое предположение равносильно допущению о существовании а каждый момент времени равновесия у поверхности соприкосновения фаз. [c.280] Движущей силой процесса переноса вещества является отклонение системы от равновесия, т.е. разность химических потенщтапов в фазах. Если температуры фаз одинаковы, то в качестве движущей силы можно взять разность концентраций. В первом приближении количество передаваемого вещества пропорционально поверхности раздела фаз и движущей силе. В процессе массоотдачи движущей силой является разность между концентрацией передаваемого вещества в ядре фазы и его концентрацией у границы раздела фаз. Если эта разность положительна, то вещество передается из фазы к границе раздела фаз, а если она отрицательна — в противоположном направлении. [c.280] При рассмотрении процесса массопередачи за движущую силу принимают разность между фактической концентрацией компонента в одной из фаз и равновесной концентрацией в ней данного компонента. Такие представления о процессах массоотдачи и массопередачи равносильны предположению о существовании, в каждой из фаз некоторого сопротивления переносу вещества. В отсутствие сопротивления у поверхности раздела общее сопротивление процессу переноса складывается из сопротивлений в каждой из фаз, т.е. справедливо предположение об аддитивности фазовых сопротивлений. [c.280] При средних значениях т (умеренно растворимые газы) сопротивления каждой из фаз выражаются величинами одного порядка и пренебрегать одним из них нельзя. [c.281] Хемосорбция. Протекание химической реакции в процессе абсорбции оказывает влияние как на равновесие между фазами, так и на кинетику абсорбции, причем кинетика процесса в этом случае определяется не только скоростью массообмена, но и скоростью реакции. [c.282] Рассмотрим случай, когда реакция между растворенным газообразным компонентом и абсорбентом протекает в жидкой фазе. При этом часть компонента переходит в связанное состояние и концентрация свободного компонента в жидкости понижается. Такое понижение приводит к увеличению концентрационного градиента и ускорению абсорбции в жидкой фазе по сравнению с физической абсорбцией. Это ускорение тем больше, чем выше скорость химической реакции. [c.282] При значительных скоростях реакции ускорение абсорбции может быть настолько большим, что сопротивление жидкой фазы становится пренебрежимо малым. Наоборот, при очень медленных реакциях ускорение мало и им можно пренебречь, рассматривая процесс как физическую абсорбцию. [c.282] Ускорение абсорбции при протекании химической реакции в жидкой фазе может быть учтено двумя способами увеличением коэффициента массоотдачи в жидкой фазе, если считать движущую силу такой же, как при физической абсорбции увеличением движущей силы, если считать коэффициент массоотдачи таким же, как при физической абсорбции. [c.282] В уравнениях (6.271), (6.272) (3 — коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при физической абсорбции — коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при протекании в ней реакции, отнесенный к движущей силе при физической абсорбции (ДС = Ср - С). [c.282] Величина 5С показьшает увепичение движущей силы в жидкой фазе при протекании в ней реакции. [c.282] Вернуться к основной статье