ПРОЦЕССЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Материальный баланс процесса адсорбции

Процессы адсорбции проводят периодически или, если адсорбент движется через аппарат, непрерывно. Материальный баланс такого про­цесса выражается уравнением, общим для всех процессов массопередачи

GdY = LdX, (4.68)

Где G - расход парогазовой фазы или раствора, кг (инертной части)/с; L - расход адсорбента, кг (активной части)/с; Y - рабочие концентрации адсор­бируемого вещества в парогазовой фазе или растворе, кг/кг (инертной час­ти); X - рабочие концентрации адсорбируемого вещества в адсорбенте, кг/кг (адсорбента).

Адсорбция в слое неподвижного адсорбента является периодическим процессом, при котором концентрация поглощаемого вещества в адсор­бенте и в парогазовой фазе меняется во времени и в пространстве (рис. 4.12).

Выделим в неподвижном адсорбенте элементарный слой с площадью поперечного сечения S и высотой dz (рис. 4.12), через который движется газ со скоростью w. Газ вводит в элемент при концентрации С, а выходит

DC

При концентрации С + — dz. Концентрация сорбируемого вещества в ад-

DZ

DA

Сорбенте за время dx изменится от a до (a + —dr). Количество сорби-

Дт

Руемого вещества, входящее в элемент за время dT, составляет

Mz = wCSdT, (4.69)

А количество выходящего сорбируемого вещества

Mzd = w(C + — dz). (4.70)

Dz

Рис. 4.12. Элемент неподвижного слоя адсорбента.

За время dx в элементе сорбируется следующее количество вещест­ва:

DM= Mz - Mz+dz = - w — dz Sdx. (4.71)

Dz

Это же количество сорбируемого вещества в элементе может быть выражено через изменения его концентраций в адсорбенте и в газовой фазе элемента за время dx :

TOC \o "1-3" \h \z До Д/

DM = —дх Sdx+є— dxSdz. (4.72)

Дт дх

Общий материальный баланс по сорбируемому веществу в элементе за время dx без учета продольного перемешивания газового потока выра­жается уравнением

ДС д a д С

— w — Sdzdx = — Sdzdx + є---------- Sdzdx. (4.73)

Дz дx дx

Или окончательно

Дa дС дС „ „ч

— = — є-------- w----- . (4.74)

Дт дx дz

Равенство (4.74) называют дифференциальным уравнением матери­ального баланса периодического процесса адсорбции в слое неподвижного адсорбента.