Өңдеу өңдірістерінің процестері мен аппараттары

Материалдық баланс теңдеуі. Жұмыс сызығының теңдеуі. Массаалмасу аппаратындағы материалдық балансты биіктігі Н аппаратында қарастыруға болады. Ол тігінен орналасқан және онда компаненттердің екі фазасы бір-біріне қарсы қозғалады. Үстінен аппаратқа екінші компаненттің бастапқы концентрациялы (С2н) сұйық (m2н) келеді, ал астынан соңғы концентрациялы (С2к) сұйық (m2к) жойылады. Астынан бірінші компаненттің бастапқы концентрациялы (С1н) газ (m1н) келеді, ал үстінен соңғы концентрациялы (С1к) газ (m1к) жойылады.

Массаберу коэффициенті. Массаберу процесінде қозғаушы күші ретінде ағын ядросы мен фазалар бөлінуінің шегіндегі концентрация айырмашылығы, ал жүйе реакциясы ретінде – тасымалданатын заттың ағын массасы қызмет атқарады. Олардың феноменологиялық тәуелділіктегі байланысы мына түрде көрсетіледі: dM = α∆C, мұнда, α – тұрақты.

Тәжірибе 10 Абсорбция процесін зерттеу

• Сұйық сіңіргіштермен (абсортбентермен) газ немесе буды сіңіру процесі абсорбция деп аталады. Абсорбцияға қайтымды процесс, яғни ерітіндіден сіңірілген газды бөлу десорбция деп аталады.

Абсорбцияның материалдық балансы. Процестің жүруі кезінде компанент (абсорбтив) тасығыштан абсорбентке ауысады. Абсорбцияның материалдық балансы келесі теңдеумен көрсетіледі: Gyн + Lxн = Gyк + Lxк мұнда, G – тасығыш саны, кг/с; yн, yк – сәйкесінше тасығыштағы сіңірілетін копаненттің бастапқы және соңғы құрамы, инертті газдың кмоль/кмоль; L – абсорбент саны, кг/с; xн, xк – сәйкесінше абсортбентегі сіңірілетін компаненттің бастапқы және соңғы құрамы, сіңіргіштің кмоль/кмоль.

Абсорбенттің үлестік шығымы (сұйық кг/тасығыш кг) мына формула бойынша анықталады: Абсорбция процесінің жұмыс сызығы мына теңдеумен жазылады:

Абсорбция процесінің кинетикасы. Абсорбция процесінің жылдамдығы мына теңдеумен сипатталады: М = КуF∆yорт; М = КуF∆хорт мұнда, Ку және Кх – сәйкесінше газ және сұйық фазадағы массаберу коэффициенттері; ∆yорт және ∆хорт – оңтайлы мольдық үлесте өрнектелген орташа қозғалыс күштері. Осы теңдеулерді қолдана отырып, әдетте фазалардың байланысу бетінің ауданын F табады және ол бойынша аппараттың негізгі мөлшерлерін есептейді.

Массаберу теңдеулерінде Ку және Кх коэффициенттері келесі тәртіппен анықталады; мұнда, βу – газдан фазалардың байланысу бетіне массаберу коэффициенті; βх – сұйыққа фазалардың байланысу бетіне массаберу коэффициенті; m – бөліну коэффициенті.

Абсорбцияның принциалды сызбалары. Тамақ өнеркәсібінде абсорбцияның тура ағынды және қарама-қарсы ағынды принципиалды сызбалары кеңінен қолданылуда. Сурет 1 – Абсорбция сызбасы және y – x координаттарындағы процесс суреті: а – тура ағынды; б – қарама-қарсы ағынды.

Тура ағынды сызбаның абсорбердегі өзара әрекеті 1 суреттің (а) көрсетілген. Бұндай сызбада газ бен абсорбент ағындары бір бағытта қозғалады; бұл ретте жоғары концентрациялы газ төмен концентрациялы сұйық ортамен байлансқа түседі, ал төмен концентрациялы газ абсорберден шығу кезінде жоғары концентрациялы сұйыққа өзара әрекеттеседі. Қарама-қарсы ағынды сызба 1 суреттің (б) көрсетілген. Қарама-қарсы абсорберде аппараттың бір шетінде жоғары концентрациялы, ал екінші шетінде төмен концентрациялы сұйық пен газ байланысады.

Абсорберлер. Абсорбция процесі фазалардың бөліну бетінде жүреді. Сондықтан абсорберлер сұйық пен газ арасындағы үлкен жанасу бетін қамтамасыз етуі қажет. Абсорбенті таңдау кезінде оның қасиеттерін бағалау қажет. Абсорбентке қойлатын талаптар: селективтілігі; уыттылығы; өрт қауіпсізідгі; бағасы; қол жетімділігі; десорбция кезінде ұстау қабілеттілігі; аз ұшқыштылығы.