Материальные балансы при абсорбции
Количество компонента WA передаваемого при абсорбции из одной фазы в другую, равно убыли компонента в газовой фазе и приросту его в жидкой фазе. Таким образом, для абсорбционных аппаратов, работающих противотоком или прямотоком (рис. 21.1), можно записать:
Индекс 1 относится к расходам и концентрациям на входе газа, а индекс 2 — на выходе газа. При таких обозначениях уравнение (21.1) справедливо как для противотока, так и для прямотока, причем знак плюс относится к противотоку, а знак минус — к прямотоку.
Рис. 21.1. Схема материального баланса и построение рабочей линии, а — при противотоке; б — при прямотоке; АВ — рабочая линия, ОС- линия равновесия Аналогично уравнение материального баланса для общих количеств газовой и жидкой фаз будет иметь вид:
Уравнения (21.1) и (21.2) могут применяться при различных способах измерения расходов газа и жидкости, а также их концентраций. Расходы газа G, жидкости L и WA в кмоль/с, а их концентрации — в мольных долях.
Наиболее простой вид уравнение (21.1) получит, если выражать концентрации газа и жидкости в относительных мольных (или весовых) единицах (табл. 20.1 и 20.2), а расходы газа и жидкости — через количества носителей (инертного газа и поглотителя), которые в процессе абсорбции обычно нс изменяются (если поглотитель нелетуч). Тогда уравнение (21.1) принимает вид:
где G0 и La -расходы инертного газа и носителя абсорбента; Хи Yt — относительные концентрации газа и жидкости.
При заданных начальных и конечных концентрациях обеих фаз можно найти расход поглотителя 1о, а также отношение.
Из этого уравнения следует, что /о принимает при прямотоке отрицательные значения. Абсолютное значение /о равно удельному расходу поглотителя (на единицу расхода газа); индекс 0 показывает, что расходы отнесены к носителям.
В дифференциальной форме (для элемента поверхности dF) уравнения материального баланса имеют вид (принято, что поверхность F возрастает в направлении движения газа):
или, при постоянных значениях Go и Lq: