Абсорбция үдерісі

бен сұйық фазалардың әсерлесуінің неғұрлым тиімді жағдайларын жасау болып табылады.
Абсорбентті таңдауда оған бірнеше талаптар қойылады:
жоғары селективтілігі, яғни газ-тасымалдағыштың неғұрлым аз еріген жағдайында бөліп алатын компонентті талғампаз сіңіру қабілеттілігі;
абсорбцияланатын компонентті өте жоғары сіңіру қабілеттілігі, басқаша айтқанда жұмыс жағдайларында сіңірілетін компоненттің өте жоғары ерігіштігі. Бұл абсорбенттің жұмсалуын азайтады;
неғұрлым аз ұшқыштығы, яғни газ ағынымен кетіп қалмауы үшін жұмыс температурасы жағдайында абсорбент буы серпімділігінің аз болуы;
жұмыс жағдайына тұрақтылығы, яғни абсорбент түрлі өзгерістерге ұшырамауы қажет, мысалы, айырылуы, тотығуы, шайырлануы және тағы басқа өзгерістер;
жұмысқа қолайлылығы, яғни от алуға беріктігі, зиянсыздығы, аппаратураға коррозиялық әсерінің аздығы;
құнының арзандығы мен қол жетімділігі;
десорбция жағдайында жеңіл қалпына келуі.
Өнеркәсіптік абсорбенттер жоғарыда келтірілген талаптардың бәрін бірдей қанағаттандыра алмайды. Сондықтан практикада абсорбенттерді процесті жүргізу жағдайларына (газ қоспасының қасиеті мен құрамына, температураға, қысымға, газды тазарту дәрежесіне) қарай таңдайды.

процесіне кем дегенде үш компонент қатысады: екі тасымалдағыш зат (газ бен сұйықтық) және бір фазадан екінші фазаға өтетін компонент. Фазалар ережесіне сәйкес тепе-теңдік жағдайында мұндай екі фазадан тұратын жүйе компоненттерінің саны үшке тең болғанда үш еркіндік дәрежесін көрсетеді:
(1.1)
Инерттің абсорбентте толық ерімегенінде және абсорбенттің аз ұшқыштығында фазалардың құрамы толығымен әр фазадағы сіңірілетін компоненттің концен-трациясымен сипатталады. Тепе-теңдік жағдайлары параметрлеріне жүйе темпе-ратурасы мен қысым да кіреді.
Сонымен тепе-теңдік жағдайындағы ауыспалы мәндер саны төртке тең. Еркіндік дәрежесі φ = 3 болғанда үш ауыспалы мәндерді технологиялық процесс жағдайларына сәйкес еркін таңдайды да, ал төртіншісі осы жағдайларға тәуелді болады.
Мысалы, температураны, қысымды және сұйық фазадағы сіңірілетін компо-ненттің концентрациясын еркін таңдауға болады. Бұл жағдайда оның газ фазасындағы тепе-теңдік концентрациясының мәні белгілі болады. Температура мен қысымның тұрақты мәнінде y-тің x-ке тәуелділігі тепе-теңдік сызығы немесе тепе-теңдік қисығы деп аталады (1-сурет). Оны мынадай теңдеумен сипаттайды
(1.2)

(1-сурет). Жүйенің тепе-теңдікке қарай жақындауында (1-ші стрелка бойынша) газ фазасындағы сіңірілетін компоненттің концентрациясы кемиді де, ал сұйық фазада артады. Фазалардағы сіңірілетін компонент концентрациясының бұлай өзгеруі абсорбция процесін білдіреді. Бұл дегеніміз тепе-теңдік сызығынан жоғары және солға қарай жатқан барлық нүктелер абсорбция ауданын сипаттайды. Жүйенің жұмыс күйі тепе-теңдік сызығынан төмен жатқан бір нүктесімен сипатталсын. Жүйенің тепе-теңдікке қарай ұмтылуында (2-ші стрелка бойынша) сұйық фазадағы сіңірілетін компоненттің концентрациясы кеміп, газ фазасында арта түседі, яғни десорбция процесі жүреді. Демек, тепе-теңдік сызығынан төмен және оңға қарай орналасқан нүктелердің барлығы десорбция ауданын сипаттайды.

температурасына дейін өзгертсе, онда сұйықтықтағы сіңірілетін компоненттің бұрынғы концентрациясына оның жаңа мәні сәйкес келеді. Бұл жағдайда температура артқан сайын сұйықтықтағы сіңірілетін компоненттің (газ) ерігіштігі кемиді. Егер жүйенің жұмыс күйін сипаттайтын Е нүктесі (1-сурет) екі изотермалардың аралығында орналасса, онда мұндай жүйеде t температурада абсорбция процесі, ал t1 температурада десорбция процесі жүреді. Сонымен жүйенің температурасына әсер ету арқылы абсорбция-десорбция процесі бағытын өзгертуге болады.
Қысым артқан сайын газдың сұйықтықтағы ерігіштігі артып, абсорбция процесі артады.
Ерітіндінің азғантай концентрациясында (газ сұйықтықта нашар еріген болса) газ-сұйықтық жүйелерінде тепе-теңдік жағдайды сипаттайтын негізгі заң Генри заңы болып табылады. Бұл заңға сәйкес сұйықтық бетінде газ фазасындағы компоненттің тепе-теңдік парциалды қысымы сұйықтықтағы еріген газ мөлшеріне пропорционал болады:
(1.3)
мұндағы P* – газдағы компоненттің тепе-теңдік парциалды қысымы, мм сн. бғ.; ψ – пропорционалдық коэффициент; х – ерітіндідегі еріген газ мөлшері, кг/кг.
Сұйықтықта газдың ерігіштігін сипаттайтын пропорционалдық коэффициент немесе Генри тұрақтысы еріген газ бен абсорбенттің қасиеттеріне, температураға тәуелді.

концентрациялы ерітінді түзілсе және газ бірнеше ондаған атмосфер қысым жағдайында болса, онда тепе-теңдік жағдай Генри заңына сәйкес келмейді. Техникалық есептеулерде тәжірибеден алынған газдың тепе-теңдік парциалды қысымын P* қолданып, газ қоспасындағы компоненттердің тепе-теңдік мөлшерін мына формуламен есептейді:
(1.5)
Бұл теңдеу былай алынады. Газдағы компоненттің парциалды қысымы р-ға тең болсын. Газдың жалпы қысымы Р болса, онда инертті газдың парциалды қысымы Р – р болады. Таралатын компонент үшін күй теңдеуі өрнектеледі:
(1.6)
инертті газ (тасымалдағыш) үшін
(1.7)
Бірінші (1.6) теңдеуді екіншісіне (1.7) бөлсек:
(1.8)
бұдан салыстырмалы салмақтық құрамды анықтайды:
(1.9)

жұмыс сызығы масса алмасу процесінің материалдық балансы және жұмыс сызығымен сипатталады.
Абсорбция процесінің кинетикалық заңдылықтары қатты фазасы жоқ екі жүйе үшін, масса өтудің жалпы теңдеуіне сәйкес келеді:
(1.1)
(1.2)
Бұл теңдеулер үшін масса өту процесінің теңдеуі жазылады:
(1.3)
Масса өту коэффициенті масса беру коэффициенттерімен мынадай қатынаспен байланысады:
(1.4)
Қозғаушы күшті концентрация айырымы ретінде қарастырсақ:
(1.5)
мұндағы
(1.6)