Газдарды абсорбциялық тазарту

Абсорбционды жүйелерді өндіру және жобалау. Абсорционды жүйелерді жобалаудың ең маңызды мәселесіне абсорбентті таңдау жатады. Абсорбенттерге қойылатын талаптар:

- Мүмкіндігінше үлкен абсорбционды көлем

- Жоғары селективтілік

- Регенерация оңайлығы

- Термохимиялық тұрақтылық

- Төмен коррозиялық белсенділік

- Аз тұтқырлық

- Қол жетімділік

- Төмен баға

Әрине барлық қойылған талаптарға толық сәйкес келетін абсорбенттер жоқ. Сол себепті әрбір нақты жағдай кезінде белгілі бір талаптарға ең жоғарғы түрде сай келетін абсорбентті таңдаған жөн.

Газдарды күкірт диоксидінен абсорбционды тазарту. Газдарды күкірт диоксидінен тазарту үшін өндірілген хемосорбционды әдістер көптігінен жиі жағдайларда сумен, сулы ерітінділермен және сілтілік пен сілтілік жер металдарымен жүргізілетін абсорбция жиі қолданылады.

Күкiрттiң диоксидiнiң суымен сору реакциясы бiрге жүредi

Суда SO₂ ерігіштігі аз. Ерітіндіде жалпы SО₂ концентрациясына тәуелді және p_SO2- ның тепе-теңдік қызуымен формула анықталады.

 

Мұндағы, p_SO2- SO₂–ның тепе-теңдік қызуы; m_pc - SO₂ үшін фазалық тепе-теңдіктің тұрақты шамасы, М²-Па/кмоль; К- тепе-теңдік реакциясының тұрақты шамасы.

Күкірт диоксиді- ауа - су жүйелері үшін тепе-теңдік концентрациялары төменде көрсетілген:

Дербес қысым Р, Па

SO₂ концентрациясы г/100 г суда

SO₂ суды абсорбциялау кезінде үдеріс газ және сұйықтық жақтан диффузиялық кедергімен шектейді.

Әктас және ізбесті әдістері. Күкірт диоксидінен шегінетін газдарды жеткілікті әктастар мен ізбесті әдістермен тазарту қарапайым технологиялық сызба болып табылады, төменгі эксплуатациялық шығындар, қол жетімділік және сорбенттің арзаншылдығы, газды тазартуды алдын ала салқындату және шаңсыздандыру мүмкіндігі.Абсорбция процесі бұл әдістермен келесі түрдегі кезеңдерде көрсетеді:

Ағу осы немесе басқа реакциялар құрамнан және рН- суспензиясынан бағынышты болады. Егер ерітіндіге әр түрлі қоспалар қатысса, абсорбция процесі едәуір күрделенеді. Мысалы, MgSО₄ -тің шағын сандарының әрекеті тазарту дәрежесін және ізбестас қозғалтқыштың қуатын пайдалану дәрежесін жоғарылатады. Бұл ретте келесі реакциялар орындалады:

Бұқара айырбас газ қарқындылығын жоғарылату үшін - сұйықтық және сіңіргішке қалдықтарды кішірейту магний, хлор иондарын және карбон қышқылдарын қосады. Бұл иондар қатысуымен сiңiргiш қозғалтқыштың қуатын пайдалану дәрежесі өседi және сонымен қатар шламдардың уытқұмарлығының саны қысқартылады.

Mg²⁺ ионының құрамына әкті енгiзу кальций сульфидінің ерітіндісін өзгертеді, сорғышта сұйықтық қатынасты кiшiрейтуге рұқсат бередi және әк қозғалтқыштың қуатын пайдалану дәреже 90% қамтамасыз етіледі. Магнийдің концентрациясы айналатын суспензияда белгілі болу керек, өйткені оның молдығы Mg(OH)₂ гидроксидінің сұйықтығы қиын фильтрленетін құбылысқа алып келеді.

Карбон қышқылдарының әрекетінің тетігі магний иондары сиякты. Олар рН ерітіндісінде 4-5 ке дейін SО₂ концентрациясының жоғарғы фаза бөлінісінің улкеюіне алып келетін буфер болып табылады.

Суспензияға әк қосылатын, қышқыл көрсетілетін талап: олардың диссоциациясының тұрақтылығы Ю-4,..., Ю-5 шегінде болу керек; олар қол жетімді болу керек (өнеркәсіпті шығару) және құны төмен болу керек, суда жақсы араласады, буларда тұтқыр қысымға ие болу (ысыраптардан аман болу үшін).

Бензойлық, адипин және лимон қышқылы пайдаланылуы мүмкін. Химиялық реакцияның нәтижесінде қышқыл қосу кезінде кальцийлі тұздар құр күкіртті сезінетін қышқылмен анықталады, мысалы, бензой қышқылын қосқан кезде келесі реакция орындалады:

Босататын қышқыл СаСО₃ пен қайта өзара әрекет етедi. Бұл ретте iзбестас қажетке жарату коэффициентi үлкейедi. Iс жүзiнде ең үлкен таралуға адипин қышқылы жатады. Карбон қышқылдары ізбестастың массасынан 0,1 — 0,3% санында қосады.

Магнезит әдiсі. Күкірттің диоксиді осы жағдайда магнийдің оксид-гидроксидімен жұтылады. Хемосорбцияның процесінде кептіретін магний сульфидінің кристалл гидраттарын құрады, ал содан соң қыздыру SO₂ -де газдарға ыдыратады және магний оксидінде. Газ күкіртті қышқылды қайта өңдейді, ал магний оксиді соруға қайтарады.

Абсорбирде келесідей реакциялар жүреді:

 

Магний сульфидінің ерігіштігі суда шек қойылады, оның молдылығы MgS03 • 6Н₂O и MgSO₃ • 3H₂O түрінде тұнбаға түседі.

Магнезит әдісінің қасиеті: 1) ыстық газдарды алдын ала салқындаусыз тазарту мүмкіндігі; 2) қышқыл сұрын рекуперация өнімі ретінде алу; 3) хемосорбенттің қол жетімділігі және арзаншылығы, тазартудың жоғары тиімділігі.

Кемшiлiктер: 1) технологиялық сызбасының күрделiлiгi; 2) күйдіруде магний сульфатының толық емес жiктеуi 3) регенерация кезінде магний оксидінiң елеулi ысыраптары.

Мырыш әдiсi. Сорғыш мырыш оксидiнiң суспензиясы, бұл ретте қызмет реакция жүредi

Газда О₂ - нің үлкен концентрациясы кезінде реакция жүреді:

Суда мырыш сульфиді ерімейді, оны гидроциклондарда бөледі, ал содан соң кептіреді және 350 °С-пен күйдіреді. Мырыш сульфидін реакцияда ыдыратады:

Күкірттің диоксидін қайта өңдейді, ал мырыш оксидін соруға қайтарады.

Әдістің қасиеті тазартуды жоғары температурада (200-250°С) өткізуге мүмкіндік береді. Кемшілігі- регенерацияда мырыш сульфатының орынды ұшыратуы экономикалық емес, ал жүйеден үздіксіз шығару керек және оған мырыш диоксидінің эквиваленттік санын қосу керек.

Натрий негізінде хемосорбенттермен сору. Бұл әдістің қасиеті ұшпайтын хемосорбенттерді пайдалану, үлкен сіңіру мүмкіндігін иемдену болып табылады. Әдiс кез-келген шоғырланудың газдарынан күкiрттiң диоксидiн ұстауы үшiн қолданылуы мүмкін.

Процестiң әр түрлi нұсқалары болуы мүмкiн. Соданың ерiтiндiсiн сорудың кезінде сульфид және натрийдің бисульфитi алынады:

Натрий гидроксидін сору кезінде сонымен қатар сульфит- биосульфитті ерітінділер құрады. Газдар реакцияға сульфитпен және биосульитпен қатысады, биосульфиттің мазмұнын үлкейтуге апарады:

Құрастырылатын ерітінді мырыш оксидімен өзара әрекет етеді:

Мырыштің сульфидін күйдіреді:

Күкірт диоксиді күкіртті қышқылды немесе күкіртті қайта өңдейді, ал мырыш оксиді үдеріске қайтады.

Аммиакты әдiстер. Бұл әдіс кезінде күкірт диоксидін жұтуы аммиакты суда немесе сульфит-биосульфиттің сулы ерітінділерінде оның келесі бөліктерімен орындалады. Әдістің қасиеті үдерістің жоғары тиімділігі, сорудың қол жетімділігі және қажетті өнімдерді алу (аммоний сульфиті және бисульфиті) болып табылады. Үдерістің химиялық реакциялары:

Циклдық және циклдық емес әдістерге ие болады. Аммиакты-циклдық емес әдісте аммоний биосульфиті тауарлы өнім ретінде жіберіледі. Циклдық әдісте күкірттің шоғырландырылған диоксидін алады.

Ерiтiлмелi тұздармен сору. Газдарды тазарту үшін жоғары температура ретінде сiлтiлi металдардың құрамы карбонаттарының қоспасы эвтеклическаяны пайдаланады, %: Li₂СО₃ - 32; Na₂CО₃ - 33; К₂СО₃ — 35. Қоспаның балқу нүктесi 397 °С. 425 °С кезінде қоспа тұтқырлық 0,012Па*с және тығыздық 2000 кг/м³ ие болады. Газда күкірт диоксидінің мөлшері кезінде 0,3 -тан 3%-қа дейін ол қоспамен 99%-ке дейін сорбциялайды.

Үдеріс сору, қалпына келтіру кезеңдерінен және сорғыштың регенерациясынан тұрады. Күкірт диоксидінің сорғыштығы сульфид жасалатын карбонаттармен және металл сульфидтерімен өндіріледі. Үдеріс күкірт диоксидінің тасымалдауын жылдамдықпен шектейді. Соруды газдың 7,5 м/с. жылдамдығы кезінде суландыратын скрубберде өндіреді. Жылудың орнын толтыруға ішінара рұқсат беретін жылу болатын, скрубберде өтетін реакциялар.

Қалпына келтiрудiң кезеңiнде генераторлы газды пайдаланады. Үдеріс 600 °С кезінде өтедi.Сульфаттардан сульфид металдарға дейін қалпына келтірулер болады:

Қалпына келтiрудiң реакциясы баяу жүреді. Сульфидтер регенерацияның кезеңiнде көмiртектiң диоксидiнiң қоспасымен сезінеді және су 425 °С болғанда:

Соңғы реакция тез ағады. Тұздардың алынған балқытпасы үдеріске қайтадан қайтарады. Регенерацияның реакторынан шығатын газ көміртектің оксидін және суды H₂S 30%-мен асырайды. Оны күкіртті алу үшін Клаус әдісі бойынша жұмыс істейтін қондырғыларға жібереді.

Хош иiстi аминмен сору. Күкірт диоксидін түсті металлургияның шегінетін газдарынан сору үшін [концентрация SО₂ в газе 1-2% (об.)] кислидина және диметиланилин ерітінділерін қолданады.Сорғыштың өңделген процестерiнiң бiрiне ксилидиннiң және судың қоспасы (1:1) болып көрiнедi. Ксилидин және су әдетте араласпайды, бірақ күкірт диоксидінің ксилидинмен өзара әрекеті суда еритін біраз ксилидин сульфиттің санын құрады:

Күкірт диоксидінің 100 кг/м³ шоғырлануы кезінде қоспа гомогенді болады.

Азот оксидінен газдарды тазартудың сорғыш әдістері. Оттегiмен азоттың белгiлi келесi қосылуы:

Шегінетін газдармен үлкенірек бөліктерімен олардан бір уақытта қатысу кезінде NО және NО₂ секіреді. Азот тотықтарын сору үшін суды, сілті ерітінділерін және таңдаулы сорбенттерді, қышқылдарды және тотықтырғыштарды пайдаланады.

Сумен сору. Газды фазаға азоттың диоксидiн сумен соруы кезінде тотығудың жылдамдығы төмен шоғырлану кезінде азоттың тотығуының бір бөлігін ерекшелейді:

Оксидтерді тазарту үшін сутек пероксидінің араластырылған ерітінділерін алынған азот қышқылдарымен пайдалануға болады.

Үдерістің экономикасын анықтайтын негізгі факторлар сутек преоксидінің шығыны болып табылады. Ол шамамен тең: тәулікке 1т қышқылда 6 кг.

Газдарды тазарту процесі сумен және айналатын HNО₃-пен өңделген. Процестi қарқындату үшiн катализаторды пайдаланады. Тазарту дәрежесi 97% жетуі мүмкін.

Сiлтiлермен сору. Газды тазарту үшін әр түрлі сілтілі және тұзды ерітінділер қолданылады. Азот диоксидінің хемосорбциясы сода ерітіндісімен теңдеу бойымен жүреді:

N₂О₃ хемосорбциясы үшін әр түрлі сілтілі ерітінділермен және суспензиялармен теңдеуі төменде көрсетілген.

N₂О₃ сору кезінде белсенділік сілтілі ерітінділерді осындай тізбекте кемітеді:

Әр сілтілі ерітінділер астынан сандар олардың КОН ерітіндісіне қатысты белсенділігін көрсетеді, белсенділігі бірлік үшін шартты түрде қабылданған. Мәліметтер бастапқы ерітіндінің шоғыры 100 г/л үшін және 10мин газдың өтіп кетуі үшін әкелінген. Сілтілі ерітіндінің белсенділігі ерітіндінің бастапқы рН-мен анықталады. Белсенділігі жоғары болған сайын бұл көрсеткіште жоғары болады.

Аммиак ерітінділерін сору кезінде жіктеудің төмен температурасымен қосылулар құрады. Мысалы, аммонийді құратын нитрит NH₄NО₂ 56 °С кезінде толық ыдырайды:

Таңдаулы сорғыштар. Газ тазарту үшiн NO жоқ болғанда оттегiнiң газды фазасына FeSО₄, FeCI₂, Na₂S₂О₃, NaHSО₃ ерiтiндiлерді қолдануы мүмкін. Бірінші ерітінді үшін реакциялар кешенді жасалулармен жүреді:

Қыздыруда 95-100 °C дейін кешенді Fe(NO)SО₄ ыдырайды және NO таза күйінде ерекшеленеді, ал қалпына келтірілген ерітінді қайтадан өндіріске қайтады. Fe(NO)Cl₂ кешені сол сияқты ыдырайды.

FeSО₄ ерiтiндiсі қол жетіді болып табылады және тиiмдi сiңiргiш. Сорғыш ретiнде және FeSО₄ асырайтын улайтын ерітінді ретінде жұмсала алады. Ерітінді сору мүмкіншілігі ерітіндідегі FeSО₄ шоғырынан, температура және газдағы NО шоғырынан байланысты. Ерітінді NО-ны 20-25 °С кезінде, тіпті шағын шоғырлануларда да жұтуға болады. Азот тотығыш ерігіштігінің шегі NO/Fe²⁺ = 1/1 ара - қатынасына сәйкес келеді. Ерітіндіге сұр, азот қышқылы, тұз және органикалық заттар қатысқан кезде оның сорғыш мүмкіншілігін төмендетеді. Na₂S₂О₃, NaHSО₃,(NH₂)₂CO ерітінділерді пайдалану азот дефиксациясына алып келеді

NO осы сияқты ZnCl₂, CH₂О, С₂Н₂О₄ ерітінділерімен өзара әрекеттеседі.

Реакцияда NO 200 °С жоғары температура кезінде аммиакпен өзара әрекеттеседі.

Нейтросұрлы қышқылмен NО₂ және N₂О₃-ны жұту үшін сұр қышқылды қолданады.

Нитросұрлы қышқылды жылытуда немесе оны сумен араластыру кезінде азот оксиді бөлініп шығады:

Азот оксидінің сұйық сорбенттермен өзара әрекеттесуі 20,..., 40 °С кезінде біршама тиімді жүреді.

Көміртек оксидінен газдарды сорғыштық тазартуы. Көміртек оксиді жоғары улағыш газды болып табылады. Ол көміртек асырайтын толық емес заттар жану кезіне құрады. СО газдың құрамына кіреді, балқыту үдерістерінен және қара және түсті металдардан бөлінеді.

Газдарды көміртек оксидінен тазарту үшін соруды және газды сұйық азотпен жууды қолданады. Соруды сонымен қатар сұзды ацетатты сулы-аммиакты ерітінділермен, формиатпен және мыс карбонатымен жүргізеді.

Мыс - аммиакты тазарту. Мыс-аммиакты ерітінділерді қолдану жағдайында көміртек оксидінің кешенді мыс-аммиакты қосылулары құрады:

Мыстың бір валентті формасы СО -мен [Cu(NH₃)₂*CO *H₂О]+ ионы бөлінген су мольімен құратын [Cu(NH₃)₂H₂О]+ ионы болып табылады.

Ерітінді әлсіз сілтілі сипатта болады, сондықтан біруақытта жұтылады және көміртек диоксиді

Ерітіндінің сорғыштық қабілеті бір валентті мыстың шоғырлануының жоғарылауымен, СО қысымы және соруың температурасын кішірейтумен үлкейеді. Ерітіндіде бос аммиак және көміртек диоксидінің қатынасы сонымен қатар ерітіндіге сіңіру қабілетіне әсер етеді.

Көміртек оксидін мыс-алюминий-хлорид ерітінділерімен сору. Бұл әдіс оттегінің газында бар болуда және көміртек оксидінің үлкен санында қолданады. Үдеріс химиялық соруда көміртек оксидінің ерітіндісімен мыстың тетрахлориды аралас тұзбен және алюминийдің әр түрлі хош иісті кешендердің көміртек оксидімен негізделген. Ерітінді CuAICI₄ 20-50% және толуолда 80-50% ұсынады.

Cору процесін келесі түрде ұсынуға болады. Алдымен кешеннің жасалуы жүреді.

Басқа газдар- СО₂,О₂, N₂H₂, СО кешендімен сезінбейді, бірақ су HCI бөлінген комплексті бұзады.

Сондықтан сору алдында газ кебу болуы тиіс, үдеріске жеткіліксіз болып табылады.

Авторлармен өңделген және жиі баздарды белгілі абсорбенттермен толтырып тұрады, әр түрлі газдарды сорып тазарту үшін сұйықтар пайдаланады. 6.1 кестеде бұл фазаның фрагменті әкелінген, қатарды сорғыштармен және сору процесі жеткілікті нақты сипатталған әжептеуір зиянсыз етілетін әдеби көздермен толтырылған.

 

6.1 кесте - Газ тазарту үшін қолданылатын сорғыштар

Газ тәрізді ластағыш	Абсорбент
Күкірттің диоксиді	Су - Суда ізбестастың суспензиясы; Аммоний сульфиті сұр қышқылының қосылуымен сулы ерітінді - Аммиакты су - Сулы ерітінді сульфит- биосульфит аммонийдің - Құрамында сульфит, биосульфит аммонийі және фосфор қышқылды сулы ерітінді; Кислидиннің қоспасы және су Сусыз диметиланилин; Сақардың су ерітіндісі- Калий сульфидінің су ерітіндісі - Балқытпаның түрiнде калийдың формиаты- Сулы ерітінді түрінде калийдің формиаты- Металдардың карбонаттарының балқытпалары эвтектикалық қоспасы- Магнитті сулы суспензия- Карбонаттың және калий сульфитінің сулы ерітіндісі; Мырыштің сулы суспензиясы-ZnO; рН = 10,3-11,4 иемденетін қалдықты су; Тұздың сулы ерітіндісі- Құрамында карбонат және натрий сульфиті бар сулы ерітінді.
Күкірт сутек	Сақардың сулы ерітіндісі- Калий фосфатының сулы ерітіндісі- Моноэтаноламиннің сулы ерітіндісі- Мышьяктiң соданың ерiтiндi еритiн оксидi немесе аммиактiң ерiтiндiсiнде- Сілтілі ерітінді рН=8,5-9,5; Хинонның сулы ерітіндісі; Тұздың ерітіндісінде сода гидроксидтерінің екі және үш валентті темірі-
Оксид көміртегі	Мыс-аммиакты ерітінді- Сұйық азот; ерітіндісі толуолда.
Аммиак	Су- Фосфорлы қышқылда сулы ерітінді- Күкірт қышқылды сулы ерітінді- Күкірт қышқылы қосылған сулы ерітінді ПАВ

6.1 кестенің жалғасы

Газ тәрізді ластағыш	Абсорбент
Азот оксиді	Темір сульфатының сулы ерітіндісі- Темір хлоридінің сулы ерітіндісі- Натрий тиосульфатының сулы ерітіндісі- Натрий гидросульфатының сулы ерітіндісі- Карбомидтің сулы ерітіндісі- Сульфамин қышқылы- Аммиактың сулы ерітіндісі - Тұз ерітіндісі Fе(II)-мен-ЭДТА катализатор ретінде; Хлорлы су- Су
Азоттың диоксиді	Су; Күкірт қышқылының ерітіндісі- Тұздың сулы ерітіндісі- Аммиактың сулы ерітіндісі- Азот қышқылының концентрленген сулы ерітіндісі- Аммоний сульфитінің сулы ерітіндісі- Натрий гидроксидінің 3%-ті сулы ерітіндісі- Кальций гидроксидінің сулы ерітіндісі- Аммиакты-сілтілі ерітінді.
Азот оксидінің қоспасы	Сутегі пероксидінің сулы ерітіндісі- Карбамидтің сулы ерітіндісі- Күкіртті қоспа және азот қышқылдары
Күкірттің диоксиді және азот окидінің қоспасы	Тұздың сулы ерітіндісі- Зәрлі натрийдің сулы ерітіндісі- Суда кальций гидроксидінің суспензиясы- Су
Фенол	Натрий гидроксидінің сулы ерітіндісі- NaOH; Күмiстiң нитраты бар аммонийының пероксидисульфонатасы ерiтiндi
Формальдегид	Натрий феноляті бар сілтілі ерітінді; Құрамында аммоний пероксидисульфат, аммиак және күмістің нитраты бар сулы ерітінді; Карбамидтің сулы ерітіндісі- Формальдегидтің сулы ерітіндісі; Аммофостың және карбамидтің қоспасы
Ксилол	Су; ПАВ сулы ерітіндісінде минералды майдың құрамының эмульсиясы
Толуол	Дизель отыны; Су; ПАВ сулы ерітіндісінде минералды майдың құрамының эмульсиясы
Газ тәрізді ластағыш	Абсорбент
Хлор, Сl2	Натрий гидроксидінің сулы ерітіндісі-NaOH; Извест сүтінің сулы суспензиясы- Кальций лигносульфонаттың сулы ерітіндісі
Хлороводород	Су
Фтор, F2	Су; Сілтілі сулы ерітінді
Фтороводород	Натрий карбонатының сулы ерітіндісі- Калийдің бифторид сулы ерітіндісі- Су; Аммоний карбонатының сулы ерітіндісі- Аммиактың сулы ерітіндісі-

 

Тіпті бұл кестені шалағай қарастыру кезінде де шығуға болады, іс жүзінде кез келген ластайтын зат абсорбция есебінен жойылып кетуі мүмкін. Іс жүзінде қолданылмайтын сорғыштық үдерістерді жою үшін жалғыз газ- көміртек оксиді болып табылады.

Абсорбенттің дұрыс таңдауынан сору әдісінің маңызды проблемасын шешуге болады - ағынды су проблемалары.

Дұрыс құрастырылған сорғыш газ тазарту қондырғысы барынша мүмкін тиімділікпен жұмыс істеуі керек және өткізгіш қуатымен және ең кіші күрделімен және қолдану кезіндегі шығындармен.

Сорғыш қондырғыны технологиялық есептеу үш кезеңде орындайды.

Бірінші кезеңде материалдық және энергетикалық есептер өндіріледі және тепе-теңдік шарты орнатылады, ерітіндінің айналымын, регенерацияға қажетті энергия шығындарын және регенерация кезінде ерітіндінің жұмсалуын жеткілікті анықтайды.

Екінші кезеңде аппараттың құрылымын таңдайды, масса-жылу беруді, гидродинамиканы және аппараттың көлемдерін есептейді.

Үшінші кезеңде технологиялық параметрлерді анықтайды және үдерістің оптимизациясын жүзеге асырады.

Физикалық сорудың процестерi үшiн аппараттарды есептеу. Сорғыштың өлшемдерiн есептеу үшiн жиынтық материалдық балансты құрайды:

= (6.1)

және жұмыс сызығының теңдеуi:

Y= (6.2)

Сорғыштың ең төменгi шығыны формулада анықталады

(6.3)

Сорғыштың жалпы шығыны тең

(6.4)

Процестің орташа қозғаушы күшін массопередача формуламен есептейді

; (6.5)

Егер тепе-теңдік сызық өзімен Y*=mX, тура болса, онда орташа қозғаушы күші тең

; (6.6)

 

;

 

;

 

 

Мұндағы, G- газды фазаның шығыны,кг/с; G_н, G_к-кірерде сорғышқа және одан шығады, кг/с; Х-сұйық фазаның компонентінде орналасқан шоғырлану, масс.доли; Х_н, Х_к- кірерде сорғышқа және одан шығады, масс.доли;L-сорғыштың шығыны, кг/с; L_н, L_к-кірерде сорғышқа және одан шығады,кг/с;Y— сұйық фазаның компонентінде орналасқан шоғырлану, масс.доли; Y_н, Y_к-кірерде сорғышқа және одан шығады, масс.доли;X* -үлестіретін құрамдас бөліктің тепе-теңдік шоғыры,масс, доли;Y*- тепе-теңдік шоғыры, масс, доли;m- үлестiрудiң еселiгi; - процестің үлкен және кіші қозғалыс күші,масс, доли.

(6.5) теңдеулердегі интегралда басқа нарсе бар, тасымалдаудың бірлік сандары сияқты (4.52-ші теңдеу):

; ; (6.7)

 

; . (6.8)

 

Тасымалдаудың биіктік бірлігі

(6.9)

мұнда, – тасымалдау бірлігінің жалпы саны; – газды және сұйық фазадағы тасымалдау бірлігінің өлшемі; – массалық табыстау коэффициенті, м/с; F – кезеңдер(фаза) бетінің түйісуі, ; А – абсорбциондық фактор; A=L/(G·m); a – кезеңдер бетінің меншікті түйісуі, ; S – абсорбердің көлденең қимасының ауданы, .

Кезеңдердың үздіксіз түйісуі кезіндегі құрылғының биіктігі тең

 

; (6.10)

немесе

(6.11)

мұнда, М – абсорбирленетін заттың саны, кг/с.

Бағанада газ бен сұйықтың қозғалу барысында ағындардың бойлық араласуы, биіктік бойымен концентрацияның тегістелуі және процестің қозғалу күшінің кішіреюі жүреді.

Ағындардың бойлық араласуының әсерін келесі теңдікті қолдана отырып ескеруге болады:

 

(6.12)

 

мұнда, – тасымалдау бірлігінің жалған өлшемі, қозғаушы күш бойымен есептелген шынайы қарсы ток үшін; – газ бен сұйық фаза үшін Боденштейн саны;

; ,

 

мұнда – газдық құрамы және ұсталып (алып)қалған сұйықтың саны, ; - газ бен сұйықта бойлық араласудың тиімді коэффициенті ; a,b,c,d,g,h – 6.1. суретімен анықталатын коэффициенттер.

Абсорбер биіктігін есептегенде алдымен қарсы токта, яғни анықтайды, сосын оны тең қатынастағы шамаға көбейтеді.

Сурет 6.1 - a,b,c,d,g,h тұрақты шаманың абсорбционды факторға бағыныштылығы

 

Сатылы байланыстағы фазаның бағана биіктігі тәрелке санына және олардың арасындағы арақашықтығана бағынышты. Бағанадағы тәрелке санын аналитикалық және графикалық әдіс арқылы сатылы байланыстың санын анықтау немесе тасымалдаудың бірлік өлшемі арқылы есептейді. Практикада фаза беттерінің түйісу бірлігіне, тәрелке ауданы бірлігіне немесе тәрелкедегі газ-cұйықты қабат көлем бірлігіне жатқызылған массалық табыстау коэффициентін қолданады.

Құрылғыны хемосорбция процесі үшін есептеу. Абсорберлер хемосорбция процесі үшін физикалық абсорбциядағыдай әдістермен есептейді.

Материалды теңгерім теңдеуі:

(6.13)

 

мұнда, С – ерітіндінің химиялық сыйымдылығы:

(6.14)

мұнда – ерітіндідегі белсенді бөліктің және компонент концентрациясы; R – абсорбирленетін компонентпен химиялық байланысқан белсенді бөліктің үлесі; n – 1 кмоль компонентпен әсерлесетін белсенді бөліктің киломоль саны; 1 мен 2 индексі газдың кіруі мен шығуына жатады. Қосу белгісі қарсы токты, ал азайту белгісі тік токты білдіреді.

Ерітіндінің минимальды меншікті шығыны тең

(6.15)

мұнда, – бастапқы ерітіндінің минимальды шығыны.

Жұмысшы сызықтың теңдеуінің түрі болады

(6.16)

немесе газ құрамына арналған (мольді үлесте)

(6.17)

 

мұнда

6.2. суретте химиялық реакциямен қатар жүретін абсорбция үшін Y-X диаграммасы көрсетілген.

 

 

6.2. сурет. Сұйық фазада хемосорбции үшін Y-X диаграммасы (АВ және СD сызықтар арасындағы вертикальды үзіктер қозғаушы күштің мәні болады; АВ – жұмысшы сызық; CD - сызығының мәні)

6.3. сурет. Сұйық фазада химиялық реакциямен қатар жүретін абсорбцияда анықтаудың графигі.

 

Сұйық фазадағы массалық берудің коэффициентінің хемосорбция өлшем бойымен ағуы азаяды, сондықтан тасымалдаудың өлшем бірлігін және қозғаушы күшті емептеу қиындайды. Қайтымсыз рекциялар үшін келесі формуламен есептейді ( айнымалы шамасында):

(6.18)

Қайтымсыз реакция үшін мәні 0-ге тең, сондықтан формулада Ү мәнін қояды. Хемосорбция кезінде газды фазада массалық берудің коэффициенті өзгермегендіктен, тасымалдаудың өлшем бірлігін мына формуламен анықтауға болады

(6.19)

мұнда, - Кезеңдердың бөлімі шегіндегі тепе – теңдік концентрациясы.

арақатынасынан арқылы аламыз:

(6.20)

мұнда, - үдету коэффициенті.

Берілген Ү сйкес мәнін графикалық түрде (6.3 сурет) анықтайды. Ол үшін мәндерін қоя отырып, ⇐ Предыдущая26272829303132333435Следующая ⇒