Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 6
Текст из файла (страница 6)
1Ч «я АБСОРБЦИЯ 15 Галиа Неон Водорол Азат Окснд угаерола Аргон Кислород Оксид азата Метан циклогексан диэтвловыи эфир Чстыреххлориегыо углерод Этанал Гетин в 1. зп,о 362,6 Зо),'3 4)г,з 1пКдл„= 2' хф!пКди — Х х»)п ун »=з.зи » 1.ЗИ где К„,„, К „— козф. Генри соотв. для газа в смеси р-рителей н дчя р-ров этого газа в чистых компонентах р-рителя; у„- коэф. актввыости компонентов р-рителя (моляриые доли х» относятся к смеси р-рителей, свободной от растворенного газа). Нек-рые данные о р-римосгн газов прнвелены в таблице, где газы и р-рителн расположены в порядке возрастания энергетич.
параметров е, и 82 потенциала Леннард-Джонса. Эти параметры м.б. использованы для приближенной оценки р-рымости газов при низких давлениях по ур-нию: 1пхз —— 1п(РТо/РоТ) 38,//свТ+ бх/нзез/)гвТ 3/2 (!) где хг-р-римость в 1 мэ газа, приведеныая х нормальным условиям (20'С, 0,1 МПа) на 1 мз абсорбента; )гв — константа Больцмана) Ро, То — соотв. давление и т-Ра при нормальных условиях; Р, Т вЂ” то же при рабочих условиях.
Р-римость умеренно растворимых газов в данном р-рителе возрастает линейно с увеличением /82/)сд. Ниже приведены значения параметров потенциала Леннард-Джоыса н/йд (в К) для газов (8,) и жидкостей (бз): Газы 32,0 Крвгион..... 134,7 39,9 Двакснд углерода .. 240,0 58.9 Этан гоа,о 77,7 Этилен 224 7 91,7 Ацегвин 268.0 Ю),7 Гемиакснл азота гю.о 983 днокснд серы 335,6 102,0 Сьроводорол ЗО),О 12),О Жидкости 297,1 Сероуглерод 467,О 313,'8 Мегилацстат Ы9,8 Метанол 481,8 Этилацетат 521.3 Ацетон 560,2 Вода 809,1 Рг й, ба 2 4 8 0 Ы 5, 50 25 4,5 250 500 ° 150 2,5 3,1 3,3 3,5 Рз,из ы,с %~ „и Рнс 1 р г ряс 1 Зависимость р-римасзи т' иск-рых газов в ынлиитях пароиааыиго давления газов над расзааремн 1 СО, в воде при 20'С,2-СО, в пропилснкарбонаипри25'С 3-Сэп влимствзфармамидспри25'С,с-СОзвволпомрре, содернвшем 259 К СО, и ЮЮ диэтаноламнна црн 60 С 5-СО, в 25 и водном р-ре моиоияиаламяна цри 20'С, хг в м' газа (прв нормальных условвкк-20 С и 0,1 Мца) на 1 и' нндкастн Риа.
2 Зависимость юэф Генон (в ьее рт ст,'моларные лола) для р.рав газов в додекьие от з-рм Зависимость растворимости газа от температуры как при физ., так и при хим. А. приближенно описывается ур.пнем: )п К„= А — ЬН~/КТ, где ЬН вЂ” тепловой эффект растворения газа. Если р-р при А. нагревается, ЬН > О. С изменением т-ры ЬН обычно либо остается постоянной,либо незначительно изменяется. Р- римость газа в смешанном распюрнтеле (содержащем малополярные комыоненты) можно оценить по соотношению: Тепловой эффект растворения газа ЬН линейно измеыаетса с Увеличением,/8 /нв( соотв. Р-Римость плохо Р- римых газов (ев«е,), в основном Не, )»20, Нз, Ни СО, Аг, Оз и 2»(О, с возрастанием т-ры увеличивается (за исключеынем водных р-ров), а р-рнмость хорошо р-римых газов (82 > 8,) уменьшается.
Типичные примеры для бесконечно разбавленных р-ров приведены на рис. 2. Р-римость таких газов, как Нзб, СОЗ, ЗОз, НС1, ХНЗ, С12, обычно зыачнтельно выше, чем рассчитанная по ур-нию (1), вследствие специфич. взаимод. с молекулами р-рителя. Прн хим. А. поглотит. способность абсорбента (емкость, соответствующая предельному кол-ву газа, к-рый поглощается единицей объема абсорбента) и ЬН больше, чем при физ. А. При необратимой р-ции (напр., прн поглощении СО, р-рами )ь(аОН с образованием )ь)азСОз) равновесное давление газа над р-ром равно нулю, пока в р-ре есть непрореагировавший абсорбент, и поглотит способность определяется стехиометрией р-ции. При обратимой р-ции давление газа над р-ром равно нулю, ыо по сравнению с физ.
А. резко изменяется характер зависимости р-рнмости газа от давления (рис. 1, кривые 4, 5) Так в простейшем случае, когда в р-ре происходит только одна р-ция и активности компонентов р-ра равны нх концентрациям, имеем; ра — К хь 'х""/(1 — унез)г, где К„= А,К /К,-константа равновесия системы газ— жидкость; К вЂ” константа равновесия р-ции; паз = = ху/хз — равновесная степень превращения абсорбента, х,— начальная концентрация абсорбента, А-число молей продуктов р-ция ыа 1 моль прореагировавшего газа;1-число молей абсорбента, вступивших во взаимод.
с 1 молем растворенного газа; А,-коэф, зависящий от стехнометрич. 16 АБСОРБЦИЯ РАСТВОРИМОСТЬ ГАЗОВ ПРИ НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ (20'С, 0,1 Мца) В НЕКОТОРЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ (ых(ыт нндксстн) Четырех. днзтнлоаыо «лорнстыдзтанол зфнр углерод Гексан Газ цнкло. гассан 0,01 5Я 0.0104 0,0178 0,0150 0,0230 0.0340 0,0310 0,0479 0,033Я 0,0580 0,8780 0,0500 0,1220 1,0500 0,6ЮО 33,2000 2,4200 0,0309 о,ом О,! 35 0,235 0,273 0,254 0,584 0,91 7,2 3,1 5 3,67 22,8 5,45 $98 О,0313 0,043 0,085 0,135 0,170 0,250 0,237 0,494 3,32 1,87 3,09 201,0 0,0480 0.0680 0,206 0,0283 0,402 0,071 0.12 0,240 0,220 Ог В6 0,505 0,473 2,670 2,15 0,252 5,8 2,78 112,5 7,42 Гетно .
Неон Водород . Азот . Окснд углерода . Аргон Кнслород Окснд азота . Метан Крнлтон днокснд углерода . Этан . Эталон Анегнлен Геылокснд азота Днокснд серы, Сероеодорол . О,О216 0.0353 — 0,12! 0,37 0,267 0,2! 0,362 0,306 0,28 0.45 1 0,39 0,89 !.0 0,905 1,71 5,3 7 0,0380 0,27 $ 0,058 0,116 0,164 0,22! 0,220 02Н2 0,532 0,680 2,3 4,05 3,33 4,85 3,38 64,3 13,3 0,077 0,375 0,236 0,27 0,56 6,5 2,92 3,44 22,05 5,74 167 0,0705 0,224 0,031 0,207 0,075 0,164 0,0686 0,157 0,21 0,305 0,278 0,321 0,72 1,12 2,34 5,72 3,92 3,1 4,26 18,45 9,3 0,412 0,56 1.ОО 0.825 2,85 3,1 2.81 3,0 2.12 18,2 5,43 6,5 Л = В р ( 1., — ) = В Р(у* — Я, ), (2) соотношения реагентов.
При хнм. А. Ан велика и р-римость сильно зависит от т-ры. Влияние давления на емкость абсорбеита обычно мало, поэтому хим. А. термодинамически более выгодна при небольшой концентрации примеси, извлекаемой из газа. Данные по равновесшо газ-жидкость используют прн расчете движущей силы А. и при определении константы Фазового равновесия т,„= у*ггх*, где узе = рт)Р. В частном случае, когда справедлйв закон Генри, т = Кл)Р. Отношение констант фазового равновесия для двух сравниваемых газов характеризует селективность абсорбента, Зависимость у,' от х,* при расчете аппаратуры обычно наз. равновесной лйнией.
Киветика абсорбции. При А. поглощаемый газ в результате молекулярной, конвективной, а также турбулентной диффузии нз ядра газового потока переносится к границе раздела фаз, а затем по такому же механизму равномерно распределяется в объеме жидкости. Скорость переноса характеризуется массовым потоком /„ т.е. числом молей в-ва, переносимых за 1 с через ! м' межфазной пов-сти по нормали к ней. Обычно принимают, что на границе раздела фаз устанавливается равновесие при составе фаз хе и у,' .
Тогда стационарный массовый поток при А. (десарбцйн) поглощаемого газа можно выразить через козф. Массоотдочи для жилкой 33 (м/с) или газовой (3, (кмоль('(мз МПа)] фазы и движущие силы; где р — средняя мальная плотность жидкости (кмольумз), Р— общее давление (МПа), а локальные движущие силы равны разности малярных долей компонента 2 в ядре жидкости х, илн газа у, и на межфазной пов-стн ху „, у1„.
Фазовые коэф. Массоотдачи зависят от гидродинамич. условий и физ.-хнм. св-в системы. Конкретный вид зависимости этих коэф. от рабочих параметров процесса устанавливают, как правило, опытным путем для кажцого типа аппаратов. При значит. изменении концентрации растворяемого компонента, происходящем в направлеыии по нормали к межфазной пов-сти при одноиацравленнам движении молекул этого компонента через слой инертного компонента 1, не поглощаемого жидкостью, принимают во внимание также влияние концентрации компонента 1, равной для бинарных систем (! — уз), па скорость массообмена. Так, 33, = ро((! — у,)ы, где ()о — коэф.
Массоотдачи при у, «1, а (1 — уз)!а — средйелогарифмнч. концентрация компонента 1, рассчитанная по значениям уз на межфазной границе и в объеме газового потока. Аналогичные выражения м.б. записаны и для 33 В случае хим А массоотдача в жгщкой фазе осложняется р-цней, причем скорость каждого процесса сказывается на концентрации продукта р-иии. Чтобы попасть в зону р-цни, Вонзал Серо Метил- Метанол Этнл. Анетон Вода углерол алегат анетат газ должен преодолеть диффузионное сопротивление слоя жидкости от межфазной пов-сти до этой зоны; для продолжения взаимод. продукты р-ции должны диффундировать в охружающую среду.
Чем быстрее осуществляется диффузия, тем глубже располагается реакц. слой от пов-сти раздела фаз; чем быстрее р-ция, тем тоньше зона диффузионного переноса. Чтобы р-ция оказывала влияние на скорость А., эффекты этих двух явлений должны быть соизмеримы. При хим. А. скорость растворения газа в жидкости, как правило, выше, чем при физ.
А. Этот эффект м. б. выражен через увеличение движущей силы А. или коэф. Массоотдачи. Последний подход более распространен. Для описания скорости растворения газа используют т. иаз. коэф, ускорения х = В' ггб, где В' и б -коэф. Массоотдачи в жидкой фазе саста. при хим. и фйз. А. Величина х зависит от мн. факторов, прежде всего от константы скорости прямой г„ и обратной го р-ций, порядка, стехиометрии и степени обратимости хйм.
взаимодо концентрации хемосорбента х„ козф. диффузии газа Рз и хемосорбеита В, в р-ре, концентрации газа на границе раздела фаз х „, значения б . Коэф. х удобен тем, что он слабо зависит от гндродинамич. условий и м.б, рассчитан на основе теоретич. представлений. В случае необратимой р-ции произвольного порядка а по абсорбируемому компоненту 2 и порядка 33 (О, 1, 2) по хемосорбенту 1 влияние упомянутых факторов определяется тремя характерными параметрами; рическим — М = хг(лхзлм где л — стехиометрич. коэф., и диффу -Е = В,(й',".' Коэф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
