Процессы и аппараты упаковочного производства
КИНЕТИКА АБСОРБЦИИ
Кинетика физической абсорбции. Скорость процесса абсорбции может быть рассмотрена на основе материала, изложенного в гл. 15. Применительно к абсорбции уравнение массопередачи (15.36), если движущую силу выразить в концентрациях газовой фазы, принимает следующий вид:
, (16.17) 51
Если движущую силу выразить в концентрациях жидкой фазы, то уравнение массопередачи записывается следующим образом:
(16.17а)
Коэффициенты массопередачи 
И 
В уравнениях (16.17) и (16.17а) определяются в соответствии с уравнениями (15.35) и (15.38) так:
, (16.18)
, (16.18а)
Где Рг коэффициент массоотдачи от потока газа к поверхности контакта фаз; (Зж - коэффициент массоотдачи от поверхности контакта к потоку абсорбента.
Для хорошо растворимых газов величина Т Незначительна и мало диффузионное сопротивление в жидкой фазе. Тогда 
, и можно принять, что 
Для плохо растворимых газов можно пренебречь диффузионным сопротивлением в газовой фазе, так как в этом случае значения Т И 
велики. Toгда 
и можно считать, что 
Для процесса абсорбции в уравнении массопередачи (16.14) молярные концентрации газовой фазы могут быть заменены парциальными давлениями газа, выраженными в долях общего давления. Тогда
Где 
средняя движущая сила процесса, выраженная в единицах давления; Кр Коэффициент массопередачи, отнесенный к единице движущей силы, выражаемой через парциальные давления поглощаемого газа.
Если линия равновесия является прямой, то средняя движущая сила процесса по аналогии с уравнением (15.32) выражается так:
(16.19)
Где 
= Рн — р* И 
= Рк — р* Движущая сила на концах Абсорбционного Аппарата; 
и 
равновесные парциальные давления газа на входе в аппарат и выходе из него; Рн И Рк Парциальные давления газа на входе в аппарат и выходе из него.
Отметим, что если парциальное давление выражено в долях общего давления p то коэффициенты массопередачи 
И 
Численно равны друг другу. Если же парциальные давления выражены в единицах давления, то 
Между коэффициентами массопередачи и высотой единицы переноса (ВЭП) имеется непосредственная связь (см. гл. 15). Поэтому анализ кинетики абсорбции может быть проведен аналогично на основе ВЭП. Частные зависимости для определения или 
для определения коэффициентов массопередачи И 
Х Будут рассмотрены ниже (см. разд. 16.7).
Кинетика абсорбции, сопровождаемой химической реакцией (хемо-
Сорбция). Химическая реакция, сопровождающая процесс абсорб-ции может оказывать существенное влияние на кинетику процесса. При этом скорость процесса абсорбции определяется не только интенсивностью массопереноса, но также и скоростью протекания химической реакции. Если реакция идет в жидкой фазе, то часть газообразного компонента переходит в связанное состояние. При этом концентрация свободного (т. е. не связанного с поглощенным газом) компонента в жидкости снижается, что приводит к ускорению процесса абсорбции по сравнению с абсорбцией без химического взаимодействия фаз, так как увеличивается движущая сила процесса. В общем случае скорость хемосорбции зависит как от скорости реакции, так и от скорости массопереноса между фазами. В зависимости от того, какая скорость определяет общую скорость процесса переноса массы, различают кинетическую и диффузионную области процессов хемосорбции.
В Кинетической Области скорость собственно химического взаимодействия меньше скорости массопереноса и поэтому лимитирует скорость всего процесса. В Диффузионной Области
Лимитирующей • стадией является скорость диффузии компонентов в зоне реакции, которая зависит от гидродинамических условий в системе и физических свойств и определяется по основному уравнению массопередачи
Если скорости химической реакции и массопередачи соизмеримы, то такие процессы абсорбции относят к Смешанной, Или Диффузионно-кинетической Области.
При определении поверхности контакта фаз для проведения процесса хемосорбции ускорение процесса можно учесть увеличением коэффициента массоотдачи , если считать движущую силу процесса такой же, как и при физической абсорбции. Тогда коэффициент массоотдачи в жидкой фазе 
при протекании химической реакции можно определить следующим образом:
(16.20)
Где Ф фактор ускорения масеообмсна, показывающий, во сколько paз увеличивается скорость абсорбции за счет протекания химической реакции.
Величину Ф можно определить с помощью графика (рис. I(16.5) в зависимости от комплексов величин у и N.
Ю
Рис. 16-5. Зависимость фактора ускорения Ф от комплексов у
В кинетической и диффузионной областях выражения для расчёта Ф упрощаются.
5.2.5. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АБСОРБЕРОВ
Абсорбция, как и другие процессы массопередачи, протекает на поверхности раздела фаз. Поэтому абсорбционные аппараты - АбСорберы - должны Обеспечить развитую поверхность контакта между жидкой и газовой фазами. По способу образования этой поверхности, что непосредственно связано с конструктивными особенностями абсорберов, их можно подразделить на четыре основные группы: 1) пленочные; 2) насадочные; 3) тарельчатые; 4) распыливающие.
