3.2 Физические основы процесса абсорбции

Растворимость газов зависит от свойств газа и жидкости, от температуры и парциального давления растворяющегося газа в газовой смеси. Зависимость между растворимостью газа и его парциальным давлением характеризуется законом Генри, согласно которому равновесное парциальное давление Р пропорционально содержанию растворенного газа в растворе Х (мольн. доля):

Р = ЕХ, [3.2.1]

Где Р - парциальное давление газа над раствором мм. Рт. Ст.;

Х- концентрация газа в мольных долях;

Е - коэффициент Генри, зависящий от температуры и от природы газа и жидкости.

Значение Р и Х удовлетворяющее уравнениям имеют место при достижении равновесия между фазами, эти следует рассматривать как равновесные. Коэффициент Е зависит от природы растворяющегося вещества и температуры:

lnE = -q/RT +C; [3.2.2]

где q- теплота растворения газа, кДж/кмоль;

R-универсальная газовая постоянная, кДж/кмоль^ос;

Т- температура растворения, ^оК;

С - постоянная зависящая от природы газа и жидкости.

Из равенства [3.2.2] видно, что с ростом температуры растворимость уменьшается, рис 1

Рис.1 Зависимость между растворимостью газа в жидкости и парциальным давлением.

Парциальное давление растворяемого газа, соответствующее равновесию, может быть заменено равновесной концентрацией. Согласно закону Дальтона парциальное давление компонентов в газовой смеси равно общему давлению, умноженному на мольную долю этого компонента в смеси, т. е:

р= Пу; у=Р/П;

Где П- общее давление газовой смеси;

у - концентрация разделяемого компонента;

Сопоставляя уравнения, получаем:

у=Р/П=Е/Р*Х или у=mx;

где m=Е/Р - константа фазового равновесия.

В химической технике используют следующие принципиальные схемы абсорбционных установок:- прямоточные, противоточные, одноступенчатые с рециркуляцией и много ступенчатые с рециркуляцией.

Для извлечения аммиака из воздуха используем противоточную схему (рис.2.) по этой схеме в одном конце аппарата приводится в контакт газ и жидкость, имеющие большие концентрации распределяемого вещества, а в противоположном конце меньшие.

Рис.2 Противоточная схема абсорбции