А.5 Непрерывная адсорбция

Процесс непрерывной адсорбции является стационарным и осуществляется в аппаратах со встречным движением потоков газа и адсорбента (противоток). В упрощенном виде для расчета такого установившегося процесса при движении плотного слоя адсорбента можно использовать методы расчета массообмена между двумя фазами (например, абсорбция), которые изложены ранее. Обозначим через G_а и G_г массовые расходы адсорбента и инертной части газового потока, через а_н, а_к, а - начальную, конечную и текущую концентрации адсорбата в адсорбенте, через , , - относительные массовые концентрации адсорбтива в инертном газе; при этом а и взяты для одного и того же сечения аппарата (см. рис.А.6).

Рис. А.6. Схема материальных потоков

Рис. А.7. Схема положения рабочих и равновесных линий

Уравнение материального баланса для высоты слоя Н будет:

, (A.14)

где - количество поглощенного компонента адсорбентом за единицу времени.

Уравнения материального баланса для нижней части слоя от сечения с концентрациями а, запишутся в виде:

.

Решая последнее уравнение относительно а, получаем

. (А.15)

Уравнение (А.15) описывает рабочую линию (линию рабочих концентраций) процесса адсорбции 1 - 2, изображенную на рис. А.7. Выше рабочей линии на этом же рисунке расположена линия равновесных концентраций в фазах .

Из уравнения материального баланса (А.14) может быть определен минимальный относительный расход адсорбента, если принять, что , т.е. конечная концентрация в адсорбенте достигла равновесного значения, тогда

. (А.16)

Отсюда

. (А.17)

Рабочая линия при минимальном расходе адсорбента 1 - 3 на рис. А.7 изображена пунктиром.

Уравнение массопередачи для элементарного объема слоя высотой dH (рис. А.6) запишется в виде:

, (А.18)

где K_v - объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к газовой фазе; - элементарный объем аппарата; S - площадь поперечного сечения аппарата.

Решая уравнение (А.18) относительно dH, имеем

, (А.19)

а требуемая рабочая высота аппарата будет:

. (А.20)

В уравнении (А.20) интеграл выражает число единиц переноса, а множитель - высоту единицы переноса.

Дата добавления: 2015-10-24