Приведенная классификация абсорбционных аппаратов является условной, так как отражает не столько конструкцию аппарата, сколько характер поверхности контакта. Один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может оказаться при этом в разных группах. Например, насадочные абсорберы могут работать как в пленочном, так и в барботажном режимах. В аппаратах с барботажными тарелками возможны режимы, когда происходит значительное распыление жидкости и поверхность контакта образуется в основном каплями.

Очистка воздуха от паров ацетона методом абсорбции, равновесие при абсорбции

Рассмотрим равновесный процесс поглощения пара ацетона из воздуха с помощью абсорбента, в качестве которого используем воду.

Т=298К

Воздух с примесью ацетона Р2; µ2газ.

Раствор ацетона в воде х1; х2; µ1; µ2.

Общим условием равновесного процесса является

(dG)p,T=0. (4.1)

Используя понятие химического потенциала и уравнение Гиббса-Дюгема, получаем:

µi=()p,T,Уni; (4.2)=µiр-р(+dni)+µiгаз(-dni)=0

µiр-р=µiгазdµiр-р=dµiгаз (4.3)

где µi - химический потенциал i-ого компонента в фазе раствора или газа, dni- изменение числа молей i-ого компонента при равновесном переходе из одной фазы в другую.

При небольших концентрациях компонента в смеси газов (газовом растворе) и жидком растворе уравнение (4.3) можно решить в приближении идеального газового раствора и бесконечно разбавленного жидкого раствора.

Для последних химические потенциалы равны,

dµiр-р=RTdlnxi (4.4)

dµiгаз=RTdlnpi (4.5)

Тогда при равновесии (4.3)

RTdlnxi=RTdlnpi (4.6)

После интегрирования получаем уравнение Генри

lnp2=lnx2+lnKг (4.7)

P2=Kг.x2 (4.8)

где lnKг - постоянная интегрирования; Kг - константа Генри; индекс 2 придан поглощаемому компоненту, т.е. ацетону; P2 - парциальное давление ацетона в газовой фазе; x2 - мольная доля ацетона в воде.

Растворимость ацетона в воде (x2) зависит от присутствия растворенных солей, этот фактор учитывает уравнение Сеченова

lnx=lnx2 - kC (4.9)

где C - концентрация солей в воде; k - эмпирический коэффициент; x - действительная равновесная концентрация ацетона в воде. В данном случае концентрация ацетона в воздухе равна Рраб=1240 Па.

Для расчета константы Генри экспериментально были измерены растворимости ацетона в воде ха и хв при двух парциальных давлениях Ра и Рв:

ха=0,012, хв=0,083, Ра=3,25 Торр Рв=22,75 Торр.

(1Торр=1 мм. Нg ст.= 101330/760Па= 133 Па)

Тогда

Кга=Ра/ха=3,25*133/0,012=36020,83 Па

Кгв=Рb/хb=22,75*133/0,083=36454,81 Па

среднее значение Кг=36237,82 Па

Равновесную растворимость ацетона в чистой воде (конденсат водяного пара) вычисляем по уравнению (4.8)

х2=Рраб/Кг=1240/36237,82=0,034

Если абсорбцию ацетона проводить артезианской водой с заданным содержанием солей, 300 мг/л, то согласно уравнению Сеченова при k=6.10-4мг/л равновесная концентрация составит

lnx=ln0,034-6.10-4.300= -3,55; х=0,0287

Таким образом, при очистке газовых выбросов от ацетона получается низкоконцентрированный раствор (принимаем d=1 г/см3) с концентрацией (концентрации в скобках соответствуют применению артезианской воды):

мольной долей хаб= 0,971% (мольных); (х= 0,811%);

массовой долей

Wаб=0,034*58/(0,034*58+(1-0,034)*18)=10,10% масс; (W=8,69%);

Еще статьи по теме

Переработка отходов полимеров
Двадцатый век - век научно-технического прогресса. В тот период объем производства вырос более чем в сто раз благодаря значительному расширению научных открытий и внедрения их в новейшие технологии. Весомый вклад в новые технологии внесли ...

Создание оборотного водоснабжения на станции очистки гальванических стоков
Гальванические покрытия являются одним из эффективных методов защиты от коррозии, они также широко применяются для придания поверхности деталей ряда ценных специальных свойств: повышенной твердости и износостойкости, высокой отражательной ...