Введение Теоритическая часть

1.3 Материальный баланс абсорбера. Расход абсорбента

Примем, что газ-носитель инертен по отношению к абсорбенту, и будем считать расходы фаз по высоте аппарата постоянными. Выразим содержание поглощаемого газа в относительных мольных долях. Обозначим: G - расход инертного газа, кмоль/с; Y_н и Y_к - начальное и конечное содержания целевого компонента в газовой фазе, кмоль/кмоль инертного газа; L - расход абсорбента, кмоль/с; содержание целевого компонента в нем Х_н и Х_к, кмоль/кмоль адсорбента. Тогда уравнение материального баланса будет иметь вид

Отсюда общий расход абсорбента (кмоль/с)


(1.2)

Для произвольного сечения абсорбента уравнение мате­риального баланса можно записать, например, так:

откуда

(1.3)

Последнее уравнение показывает, что изменение содер­жания целевого компонента в абсорбере происходит линей­но и, следовательно, в координатах У-X рабочая линия про­цесса представляет собой прямую с углом наклона, тангенс которого равен G/L.

При полном извлечении компонента из газа его содержа­ние в газовой фазе на выходе из абсорбера было бы Y_к = 0, а количество поглощенного компонента составило бы GY_н. Отношение количества фактически поглощенного компонента G(Y_н—У_к) к количеству, поглощаемому при полном извлече­нии, называется степенью извлечения:


(1.4)

Чтобы построить рабочую линию, надо знать составы фаз на входе в абсорбер (У_н, Х_к) и на выходе из него (У_к-Х_н). Однако обычно бывают заданы только начальные со­ставы газа и жидкости (У_н, Х_н) и степень извлечения, что позволяет определить У_к. Таким образом можно построить точку А (рис. 1. 1). В зависимости от расхода поглотителя ра­бочая линия будет поворачиваться около точки А. Положение АС, когда точка С лежит на линии равновесия, соответcтвует минимальному расходу поглотителя:

При минимальном расходе поглотителя 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 X_кк*(где Х_к*_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, на перекачивание поглотителя и т. д.
На расход абсорбента влияют температура и давление, при которых проводят процесс. Если равновесная зависимость описывается уравнением Генри в форме , то можно записать, что, и, подставив это значение в уравнение для минимального орошения, получим:


(1.5)

При прочих равных условиях с увеличением общего давления расход поглотителя уменьшается. С возрастанием температуры увеличивается значение Е, и расход поглотителя увеличивается.

В тех случаях, когда технологическими условиями не задано конечное содержание целевого компонента Х в абсорбенте, следует выбирать такое соотношение между размерами абсорбционного аппарата и расходом абсорбента, при котором величина L и размеры аппарата будут оптимальными. Для этого необходимо выполнить технико-экономический расчет.