Кинетика абсорбции. Кинетика абсорбции характеризуется тремя стадиями.

Кинетика абсорбции характеризуется тремя стадиями.

Из газовой фазы за счет диффузии компонент доходит до раздела фаз, затем происходит растворение компонента (у^/- х^/). За счет ламинарной диффузии идет вглубь потока.

I и IIIстадии абсорбции осуществляются за счет разницы компонента на границе раздела фаз, и в объеме газовой фазы или жидкости (они протекают по диффузионным законам). IIстадия протекает мгновенно и никакого сопротивления не оказывает.

Законы диффузии.

Конвективная диффузия – это перенос вещества из участка с большей концентрацией в меньшую концентрацию объемами, струйками текучих сред в результате их взаимного перемешивания.

Количество вещества, протекаемого от основного потока до встречи с ламинарным слоем определяется по закону Щукарева:

М – количество компонента, переходящего из газа в жидкость,

β – коэффициент массотдачи,

F- поверхность контакта (абсорбции)

коэффициент массоотдачи представляет собой количество вещества, диффузирующего в единицу времени из окружающей среды к единице поверхности раздела фаз при разности концентрации компонента в объеме среды и у поверхности равным 1.

В ламинарном слое протекают молекулярно-диффузиционный процесс, который описывается законом Фика:

Д – коэффициент диффузии,

Физический смысл коэффициента диффузии (Д) представляет собой количество вещества, переходящего в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации, равном 1.

Коэффициент диффузии для газов:

где Т- абсолютная температура,

Р – давление,

V_а ,V_в – молекулярные объемы газов,

М_а ,М_в – молекулярные массы газов.

Пример:NH₃ и воздух.

V _NH3 = V_N+3V_H=15,6+3*3,7=26,7 см³/моль

V _возд = 29,9 м³/моль

М _NH3 = 17

М _возд= 29

t = 50^оС

Р = 1 атм.

После подстановки данных:

Д_{NH3 в возд} =0,208 * 10 ^-4м²/с,

формула Уилки Чанга

V_а – атомный объем компонента,

ά – поправочный коэффициент,

μ – вязкость жидкости.

ά_воды=2,6; ά_{метанола}=1,9 ά_эфира=1,0

После подстановки данных:

Д_{ж (NH3 в воде)}= 0,413*10^-8м²/с

β_{ламинарного слоя}=f(ρ,μ,Д,Т,Р,…)

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

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

после решения системы 2-х уравнений

ά/β=(λ/Д)^0,6*(С_р*ρ)^0,4

Решая систему уравнений:

I М=β_уF(у-у^/)

II М= у^/-mу процесс растворения

III М=β_хF(х^/-х)

Решение системы:

Основное уравнение абсорбции

Коэффициент абсорбции или массопередачи:

F – коэффициент абсорбции

(у-mх)=∆у_ср – средняя движущая сила процесса абсорбции

Основное уравнение абсорбции:

Основное уравнение, с которого начинается расчет абсорбционного аппарата: