Равновесие в системах газ-жидкость. Закон Генри. Ур-е равновесной зависимости. Влияние давления и температуры на абсорбцию.

В качестве основного закона, хар-го равновесие в системах газ-ж, обычно используется закон растворимости газов в ж, сформулированный Генри, согласно которому при данной температуре мольная доля газа в растворе(растворимость пропорциональна парциальному давлению газа над раствором: х=р/Е, где р-парциальное давление газа над раствором; Е-коэф пропорцональности(коэф Генра)[Па], зависит от природы растворяющегося в-ва и температуры;

х-конц-я газа в растворе, мол.доли

lnE=-q/(RT)+C

q-теплота растворения газа, кДж/кмоль; R-универсальная газовая пост=8.314 кДж/(кмоль*град); Т-темпер растворения, К; С-пост, зависящая от природы газа и ж-ти и опред опытным путем.

С ростом темп-ы растворимость газа в ж-тях уменьшается.При растворении газа в –ти темп-ра последней обычно повышается вследствии выделения значительного кол-ва тепла

Q=q_дL(х₁-х₂), где q_д- дифференц теплота растворения в пределах изменения конц-й х₁-х₂; L-кол-во абсорбента в кг.

Ур-е равновесной зависимости Y=ApX/(1+(1-Ap)X, где Y(конц-я распред газа в смеси) и Х(конц-я распределяемого компонента) выражены в относительных мольных долях, имея в виду соотношения Y=y(1-y) и X=x(1-x); Ар=Е/P константа фазового равновесия.

К факторам улучшающим растворимость газов в жидкостях, и след, условия абсорбции, относят повышенное давление и пониженная температура.

Равновесие в процессах пар-ж для идеальных смесей. Закон Рауля. Диаграммы t-x-y и x-y.

Рассмотрим равновесие идеал бинарной смеси состоящей из 2-х компанентов А и В.Если ж-ю идеал бинарную смесь в течении значительного времени выдержать в замкнутом объеме при кипении в условиях пост –го объема и темп-ры, то система состоящая из пара и ж придет в состояние равновесия.В условиях равновесного состояния потоки компанентов из фазы в фазу будут одинаковы, при этом состав пара будет отличаться от ж.

Компанент А имеет меньшую темп-у кипения t_кА и называется низкокипящим или легколетучим компанентом бинарной смеси; комп-т В имеет большую темп-у кипения t_кВ и наз-ся высококипящим или труднолетучим компанентом.Ра и Рв давление паров соответственно.

Идеальные смеси подчиняются закону Рауля: р_А=Ра*х; р_В=Рв(1-х), порциальное давление компонента в растворе равно давлению пара чистого компонента умноженного на его мольную долю в р-ре.

(1-х)-конц-я НЛК в ж-ти

(1-у)- конц-я НЛК в паре

Для установивщегося равновесия Рах=Ру; Рв(1-х)=Р(1-у)

Первый рисунок это зависимость температуры паро-жидкосной системы от состава фаз в условиях равновесия.Нижняя ветвь на диаргамме t-x, у будет отвечать темп-рам кипения жидкой смеси, верхняя-темп-рам концентрации паровой фазыРасполагая этой диаграммой, можно по составу жидкой фазы х₁ найти равновесный ей состав пара у₁ и температуру t_1.

Второй диаграмма равновесных составов.Для анализа процессов ректификации более удобна диаграмма у-х, построенная на основе предыдущей диаграммы. Кривая зависимости у_р=f(x) отвечает ур-ю: у=Рах/(Рв+(Ра-Рв)х).

 

Принципиальная схема противоточной абсорбции и графическое изображение процесса.

В хим. технике исп-ют след-щие принципиальные схемы абсорбционных процессов: прямоточные, противоточные, одноступенчатые с рециркуляцией и многоступенчатые с рециркуляцией.

Прямоточная схема

В этом случае потоки газа и абсорбента движ-ся параллельно друг другу, при этом газ с большей концентрацией распределяемого вещества приводится в контакт с жидкостью, имеющей меньшую концентрацию распределяемого вещества, а газ с меньшей концентрацией взаим-ет на выходе из аппарата с жидкостью, имеющей большую концетрацию распределяемого вещества.

Противоточная схема

По этой схеме в одном конце аппарата приводятся в контакт газ и жидкость, имеющие большие концентрации распределенного вещ-ва, а в противоположном конце—меньшие.

 

Следоват-но, противоточный процесс обеспечивает большую конечную конц-цию поглощаемого газа в абсорбенте, а вместе с этим и меньший расход абсорбента; движущая сила при противотоке меньше, поэтому при прочих равных условиях необходимы бОльшие размеры ап-та. Указанное соотношение носит общий хар-ер и его можно формулировать так: изменение рабочих конц-ций, приводящее уменьшению расхода абсорбента, требует увеличения габаритов ап-та, и наоборот.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: