Absorbsiya

5.10. Absorbsiyaning moddiy balansi va kinetik qonuniyatlari

Absorbsiya jarayonining moddiy balansi quyidagi ko‘rinishdagi umumiy tenglama bilan ifodalanadi:

Oxirgi tenglamani boshlang‘ich va oxirgi konsentratsiyalar oraligida integrallagandan so‘ng, undan absorbent sarfini (kmol/s) aniqlash mumkin:

(5.78)
1 kmol inert gaz uchun zarur solishtirma sarf:


(5.79)

Absorberda konsentratsiyaning o‘zgarishi (5.8) va (5.9) tenglamalar bilan ifodalanadi. Jarayon ishchi chizig‘i u-x koordinatalarida to‘g‘ri chiziq ko‘rinishida bo‘ladi. Uning qiyalik burchagi tangensi l = L/G.

Absorbent solishtirma sarfining absorber o‘lchamiga va suyuq fazada tarqalayotgan moddaning oxirgi konsentratsiyasiga ta’sirini ko‘rib chiqamiz.
Absorberda fazalar yo‘nalishi parallel deb qabul qilamiz.
u-x koordinatalarning V nuqtasida aniqlanayotgan suyuq fazada tarqala-yotgan moddaning boshlang‘ich konsentratsiyasi x_b, gaz fazasidagi boshlang‘ich konsentratsiya u_b, oxirgisi esa - u_ox (5.13-rasm).
Fazalar muvozanat holati u_m = f(x) tenglamaga binoan turli qiyalik burchagi ostida bir nechta ishchi chiziqlar o‘tkazamiz. Rasmdagi A₁, A₂, A₃ nuqtalar gaz faza va absorbentdagi boshlang‘ich va oxirgi konsentratsiyalarni xarakterlaydi. Jarayonni harakatga keltiruvchi kuchi ishchi va muvozanat chiziqlar o‘rtasidagi farq bilan aniqlanadi, ya’ni u=u-u_m. Butun qurilma uchun o‘rtacha harakatga keltiruvchi kuch o‘rtacha logarifmik qiymat sifatida topiladi. Agar, ishchi chiziq VA vertikal chiziq bilan ustma-ust tushsa, harakatga keltiruvchi kuch eng katta qiymatga ega bo‘ladi. Agar, (5.79) tenglamaga x_ox= x_b qo‘yilsa, absorbentning sarfi cheksiz bo‘ladi.
Boshqa holatda esa, ya’ni ishchi chiziq VA₃ muvozanat chizig‘i bilan tutashsa, absorbentning sarfi minimal va tutashish nuqtasida harakatga keltiruvchi kuch nolga teng bo‘ladi, chunki u_b = u_m .
B

irinchi holatda absorberning o‘lchamlari minimal bo‘ladi, chunki absorbentning cheksiz sarfida u_o‘r maksimal qiymatga egadir. Ikkinchi holatda esa, absorbentning sarfi minimal bo‘lganda absorbentning o‘lchamlari cheksiz bo‘ladi.
Massa almashinish, shu jumladan, absorbsiya jarayonida ham muvozanatga erishib bo‘lmaydi, chunki har doim (x_ox < x_m). Demak, absorbentning sarfi har doim minimal qiymatdan katta bo‘lishi kerak. Absorbentning minimal sarfini quyidagi tenglamadan topish mumkin:
(5.80)
Absorbentning optimal sarfi texnik-iqtisodiy hisoblashlar asosida aniqlanadi.
1 kmol gazni yutish uchun zarur sarflar gaz va ekspluatatsiya narxi S₁, amortizatsiya va ta’mirlash uchun sarflar, energiya narxi S₂, gazni uzatish va desorbsiya S₃ ga ketadigan harajatlar yig‘indisiga teng:

Ma’lumki, S₁ kattalik absorbentning solishtirma sarfiga bog‘liq emas. Agar, l ortsa, absorberning ishchi balandligi va uning gidravlik qarshiligi kamayadi. Lekin, bunda qurilmaning diametri kattalashadi.
SHunday kilib, S₂ = f(l) funksiya minimumga ega bo‘lishi mumkin.
Absorbentning solishtirma sarfi l oshishi bilan gazni uzatish va desorbsiyasiga ketadigan sarflar S₃ ko‘payadi. 5.14-rasmda yuqorida keltirilgan bog‘liqliklar xarakteristikalari tasvirlangan. ¥amma egri chiziqlar ordinatalarini qo‘shsak, 1 kmol gazni absorbsiya qilish uchun zarur sarflar yig‘indisi egri chizig‘ini olamiz. Ushbu egri chiziqning minimumi, absorbent optimal solishtirma sarfiga to‘g‘ri keladi.