Вплив температури на процес абсорбції.

Абсорбція – процес поглинання компонента з газової фази селективним

рідким поглиначем – абсорбентом. Поглинання компонента може відбуватися або в результаті його розчинення в абсорбенті, або за рахунок його хімічної взаємодії з абсорбентом.

Вибір температури і тиску абсорбційних процесів визначається умовами

конкретного виробництва. Оскільки підвищення температури негативно

позначається на проходження процесу абсорбції, то в промислових установках необхідно відведення теплоти абсорбції. Зміна температури газу і рідини чинить на процес абсорбції подвійний вплив: змінюється положення лінії рівноваги і виникає різниця температур між рідиною й газом, що викликає, поряд з масообміном, і процес теплообміну між фазами.

 При постійній температурі і тиску в фазах хімічний потенціал компонента , що розподіляється, пропорційний концентраціям його в фазах. Тому в стані рівноваги між концентраціями компонента , що розподіляється, в обох фазах встановлюється деяке співвідношення, що характеризується константою фазової рівноваги, котра рівна відношенню концентрації компонента , що розподіляється, в газовій фазі до його концентрації в рідкій фазі.

В загальному випадку константа фазової рівноваги залежить від тиску (Р), температури (Т) і концентрації компонента , що розподіляється, (х) в рідині: m=f(P,T,x)

Ця функція для деяких систем може бути розрахована, але в більшості випадків її знаходять дослідним шляхом.

В якості основного закону, що характеризує рівновагу в системах газ-рідина, звичайно використовують закон розчинності газів в рідинах, сформульований Генрі. Згідно до цього закону при банній температурі мольна доля газу в розчині (розчинність) пропорційна парціальному тиску газу над розчином:

х = р/Е (9.1.1)   або        p = Ex (91.2)

де p - парціальний тиск газу над розчином в мм рт. ст.; х - концентрація газу в розчині в мольних долях; Е - коефіцієнт пропорційності (коефіцієнт Генрі) в мм рт.ст..

Значення р і х, що задовольняють рівняння (9.1.2), мають місце при досяганні рівноваги між фазами; ці значення потрібно розглядати як рівноважні: р - парціальний тиск газу, що знаходиться в рівновазі з розчином, що має концентрацію х, або х - концентрація газу в розчині, що знаходиться в рівновазі з газом, в котрому парціальний тиск газу, що розглядається, дорівнює р.

Коефіцієнт Е залежить від природи речовини, що розчиняться, і температури:

 (9.1.3)  Де q - теплота розчинення газу в ккал/кмоль, R=1,987 ккал/кмоль·град. - універсальна газова постійна ; Т - абсолютна температура розчинення в К; С - постійна, що залежить від природи газу і рідини і визначається дослідним шляхом. З рівняння (9.1.3) і рис.9.1.1 видно, що з ростом температури розчинність газів в рідинах зменшується.

Рис.9.1.1. Залежність між розчинністю газу в рідині і парціальним тиском його над розчином при різних температурах t1>t2>t3 і відповідно Е1>Е2>Е3.

При розчиненні газу в рідині температура останньої звичайно збільшується внаслідок виділення значної кількості тепла.    Кількість тепла, що виділяється при. абсорбції, може бути знайдено як  Qаб =qдL(x1 - x2) (9.1.4)  де - qд - диференціальна теплота розчинення в межах зміни концентрації х1 - х2, ккал/кг; L - кількість абсорбенту, кг.

Якщо абсорбція проходить без відводу тепла, то можна допустити, що все тепло яке виділяється йде на нагрів рідини і температура останньої збільшується на величину 

   (9.1.5)   де С - теплоємність розчину, ккал/(кг·град).