Absorbsiyaning moddiy balansi va kinetik qonuniyatlari
Absorbsiya jarayonining moddiy balansi quyidagi ko’rinishdagi umumiy tenglama bilan ifodalanadi:
G(dy)=L·dx
Oxirgi tenglamani boshlang’ich va oxirgi konsentratsiyalar oralig’ida integrallagandan so’ng, undan absorbent sarfini (kmol/s) aniqlash mumkin:
(9.5)
1 kmol inert gaz uchun zarur solishtirma sarf:
(9.6)
Jarayon ishchi chizig’i y – x koordinatalarida to’g’ri chiziq ko’rinishida bo’ladi. Uning qiyalik burchagi tangensi l = L/G.
Absorbent solishtirma sarfining absorber o’lchamiga va suyuq fazada tarqalayotgan moddaning oxirgi konsentratsiyasiga ta’sirini ko’rib chiqamiz.
Absorberda fazalar yo’nalishi parallel deb qabul qilamiz.
y – x koordinatalarning B nuqtasida aniqlanayotgan suyuq fazada tarqalayotgan moddaning boshlang’ich konsentratsiyasi xb, gaz fazasidagi boshlang’ich kon-sentratsiya yb, oxirgisi esa yox (9.2-rasm).
Fazalar muvozanat holati yM=f(x) tenglamaga binoan, turli qiyalik burchagi ostida bir nechta ishchi chiziqlar o’tkazamiz. Rasmdagi A1, A2, A3 nuqtalar gaz faza va absorbentdagi boshlang’ich va oxirgi konsentratsiyalarni xarakterlaydi. Jarayonni harakatga keltiruvchi kuchi ishchi va muvozanat chiziqlar o’rtasidagi farq bilan aniqlanadi, ya’ni Δy=y–yM. Butun qurilma uchun o’rtacha harakatga keltiruvchi kuch o’rtacha logarifmik qiymat sifatida topiladi. Agar, ishchi chiziq BA vertikal chiziq bilan ustma – ust tushsa, harakatga keltiruvchi kuch eng katta qiymatga ega bo’ladi. Agar, (6) tenglamaga xox – xb qo’yilsa, absorbentning sarfi cheksiz bo’ladi.
Boshqa holatda esa, ya’ni ishchi chiziq BA3 muvozanat chizig’i bilan tutashsa, absorbentning sarfi minimal va tutashish nuqtasida harakatga keltiruvchi kuch nolga teng bo’ladi, chunki yb = yM.
Birinchi holatda absorberning o’lchamlari minimal bo’ladi, chunki absorberning cheksiz sarfida Δyo’r maksimal qiymatga egadir. Ikkinchi holatda esa, absorbentning sarfi minimal bo’lganda absorbentning o’lchamlari cheksiz bo’ladi.
Massa almashinish, shu jumladan, absorbsiya jarayonida ham muvozanatga erishib bo’lmaydi, chunki har doim (xoxM). Demak, absorbentning sarfi har doim minimal qiymatdan katta bo’lishi kerak. Absorbentning minimal sarfini quyidagi tenglamadan topish mumkin:
(9.7)
Absorbentning optimal sarfi texnik – iqtisodiy hisoblashlar asosida aniqlanadi,
1 kmol gazni yutish uchun zarur sarflar gaz va ekspluatatsiya narxi S1, amortizasiya va ta’mirlash uchun sarflar, energiya narxi S2, gazni uzatish va desorbsiya S3 ga ketadigan harajatlar yig’indisiga teng:
Ma’lumki, S1 kattalik absorbentning solishtirma sarfiga bog’liq emas. Agar, l ortsa, absorberning ishchi balandligi va uning gidravlik qarshiligi kamayadi. Lekin, bunda qurilmaning diametri kattalashadi.
Shunday qilib, S2 = f(l) funksiya minimumga ega bo’lishi mumkin.
Absorberning solishtirma safri l oshishi bilan gazni uzatish va desorbsiyasiga ketadigan sarflar S3 ko’payadi. 9.3–rasmda yuqorida keltirilgan bog’liqliklar xarakteristikalari tasvirlangan. Hamma egri chiziqlar ordinatalarini qo’shsak, 1 kmol gazni absorbsiya qilish uchun zarur sarflar yig’indisi egri chizig’ini olamiz. Ushbu egri chiziqning minimumi, absorbent optimal solishtirma sarfiga to’g’ri keladi.
|
