Построение равновесной линии и рабочей линии процесса.

Где  He  — константа Генри, зависящая от свойств растворенного газа и поглотителя, а также от температуры, Па. P — общее давление газовой смеси. y_i – мольная доля абсорбируемого компонента в газовой смеси, m_YX = He/P — коэффициент распределения, постоянный для данной системы газ — жидкость; x — мольная доля растворенного газа в жидкости

Построение рабочей линии процесса.

Расчет процесса абсорбции удобно проводить в относительных долях (концентрациях):

Х, У – относительные мольные доли (концентрации) поглощаемого компонента в жидкой и газовой фазах соответственно;

 – относительные массовые доли (концентрации) поглощаемого компонента в жидкой и газовой фазах соответственно.

 Материальный баланс абсорбера через относительные мольные доли (концентрации) записывается в виде:

,                (4)

где М –количество целевого компонента, перенесенного из фазы G в фазу L в единицу времени, кмоль/с; 

G, L – расходы инертного газа и абсорбента соответственно, кмоль/с.

Материальный баланс абсорбера через относительные массовые доли (концентрации) записывается в виде

,                (4а)

где М –количество целевого компонента, перенесенного из фазы G в фазу L в единицу времени, кг/с; 

G, L – расходы инертного газа и абсорбента соответственно, кг/с.

Из уравнения (4) общий расход абсорбента составит:

.                               (5)

Уравнение рабочей линии для любого массообменного процесса имеет вид, описываемый уравнением

.                         (6)

Уравнение (6) – уравнение прямой линии, т.е. рабочая линия всегда прямая.

l = ,

где l – удельный расход абсорбента;

  tgα – тангенс угла наклона рабочей линии.

На рис. 4 приведена диаграмма Y – Xдля противоточного процесса абсорбции.

При минимальном расходе поглотителя L_min движущая сила в точке касания рабочей линии и линии равновесия (точка С)равна нулю.

В реальном абсорбционном аппарате равновесие между фазами не достигается, и всегда

,

где  – содержание поглощаемого газа в жидкости, находящейся в равновесии с поступающим газом. Следовательно, величина L должна быть больше L_min. С увеличением расхода поглотителя уменьшается требуемая высота абсорбера, но возрастают расходы на десорбцию, перекачивание поглотителя и т. д.

Рис. 4. Равновесная и рабочие линии процесса абсорбции:

1 – равновесная линия; 2 – рабочая линия, 3 – рабочая линия, соответствующая минимальному расходу абсорбента

На значение расхода абсорбента влияют параметры процесса – температура и давление. При прочих равных условиях с увеличением общего давления расход поглотителя уменьшается, а с повышением температуры увеличивается значение константы Генри He,и расход поглотителя возрастает [1-3].

Поэтому действительное значение удельного расхода поглотителя находят как

,        (3.18)

Где - коэффициент избытка поглотителя (абсорбента), .

Обычно  принимается  1,25-1,3.

Рассчитав значение l_min  по выражению по формуле (3.16) находят величину  .

В задании может быть указана не конечная концентрация газа на выходе из абсорбера, а начальная и степень извлечения (или поглощения)

 ,  (3.19)

По которой определяется  .

Таким образом для графического построения линии равновесия и рабочей линии процесса все данные рассчитаны. Строятся графики в координатах  или  . (рис. 1).