В техниката и химическата технология най-често се среща абсорбция (абсорбция, разтваряне) на газове от течности. Но процесите на абсорбция на газове и течности от кристални и аморфни тела също са известни (например абсорбцията на водород от метали, абсорбцията на течности и газове с ниско молекулно тегло от зеолити, абсорбцията на петролни продукти от каучукови продукти и др. .).
Често по време на процеса на абсорбиране има не само увеличаване на масата на абсорбиращия материал, но и значително увеличаване на неговия обем (набъбване), както и промяна на неговите физически характеристики - до агрегатно състояние.
В практиката абсорбцията най-често се използва за разделяне на смеси, състоящи се от вещества, които имат различна способност да се абсорбират от подходящи абсорбенти. В този случай целевите продукти могат да бъдат както абсорбирани, така и неабсорбирани компоненти на смесите.
Обикновено, в случай на физическа абсорбция, абсорбираните вещества могат да бъдат повторно извлечени от абсорбента чрез нагряването му, разреждането му с неабсорбираща течност или други подходящи средства. Понякога е възможна и регенерация на химически абсорбирани вещества. Може да се основава на химично или термично разлагане на продуктите от химическата абсорбция, освобождавайки всички или някои от абсорбираните вещества. Но в много случаи регенерирането на химически абсорбирани вещества и химически абсорбенти е невъзможно или технологично/икономически неосъществимо.
Абсорбционните явления са широко разпространени не само в промишлеността, но и в природата (например набъбване на семена), както и в ежедневието. В същото време те могат да донесат както полза, така и вреда (например физическото поглъщане на атмосферна влага води до подуване и последващо разслояване на дървени продукти, химическото поглъщане на кислород от гума води до загуба на еластичност и напукване).
Необходимо е да се разграничи абсорбцията (поглъщане в обем) от адсорбцията (поглъщане в повърхностния слой). Поради сходството на изписването и произношението, както и сходството на обозначените понятия, тези термини често се бъркат.
Видове абсорбция
Прави се разлика между физическа абсорбция и хемосорбция.
По време на физическата абсорбция процесът на абсорбция не е придружен от химическа реакция.
По време на хемосорбцията абсорбираният компонент влиза в химична реакция с абсорбиращата субстанция.
Абсорбция на газове
Всяко плътно тяло кондензира доста значително частиците от газообразното вещество, което го заобикаля, непосредствено до повърхността му. Ако такова тяло е поресто, като въглен или пореста платина, тогава тази кондензация на газове се извършва по цялата вътрешна повърхност на порите му и следователно в много по-висока степен. Ето ясен пример за това: ако вземем парче прясно калциниран въглен, хвърлим го в бутилка, съдържаща въглероден диоксид или друг газ, и незабавно го затворим с пръст, спуснем го с отвора надолу в живачна баня, ние скоро ще види какво се издига и влиза в бутилката; това директно доказва, че въглищата са абсорбирали въглероден диоксид или в противен случай е настъпило уплътняване и абсорбиране на газ.
Всяко уплътняване генерира топлина; следователно, ако въглищата се смилат на прах, което например се практикува при производството на барут, и се оставят да лежат на купчина, тогава поради абсорбцията на въздух, която се случва тук, масата се нагрява толкова много, че само- може да възникне запалване. Устройството на платинената горелка Döbereiner се основава на това нагряване, зависимо от абсорбцията. Парче пореста платина, разположено там, компресира кислорода на въздуха и потока от водород, насочен към него, толкова силно, че постепенно започва да свети и накрая запалва водорода. Веществата, които абсорбират - абсорбират водни пари от въздуха, кондензират ги в себе си, образувайки вода и от това се овлажняват, като нечиста готварска сол, поташ, калциев хлорид и др. Такива тела се наричат хигроскопични.
Абсорбцията на газове от порести тела е забелязана и изследвана за първи път почти едновременно от Фонтан и Шееле през 1777 г., а след това е изследвана от много физици, особено Сосюр през 1813 г. Последните като най-лакоми поглъщатели посочват буковите въглища и пемзата (мерската пяна). Един обем от такива въглища при атмосферно налягане от 724 mil. абсорбира 90 обема амоняк, 85 - хлороводород, 25 - въглероден диоксид, 9,42 - кислород; Пемзата, при същото сравнение, има малко по-малка абсорбираща способност, но във всеки случай е и един от най-добрите абсорбенти.
Колкото по-лесно един газ кондензира в течност, толкова повече се абсорбира. При ниско външно налягане и при нагряване количеството на абсорбирания газ намалява. Колкото по-малки са порите на абсорбера, т.е. колкото по-плътен е той, толкова по-голяма е като цяло неговата абсорбционна способност; Твърде малките пори, като например графитът, обаче не са благоприятни за абсорбиране. Органичните въглища абсорбират не само газове, но и малки твърди и течни тела, поради което се използват за обезцветяване на захар, пречистване на алкохол и др. Поради абсорбцията всяко плътно тяло е заобиколено от слой от уплътнени пари и газове. Тази причина, според Вайдел, може да послужи за обяснение на любопитния феномен на така наречените модели на потта, открити от Мозер през 1842 г., тоест тези, получени при дишане върху стъкло. А именно, ако приложите клише или някакъв вид релефен дизайн върху полирана стъклена равнина, след това, като го отнемете, дишайте на това място, тогава ще получите доста точна картина на дизайна върху стъклото. Това се дължи на факта, че когато клишето лежи върху стъклото, газовете в близост до повърхността на стъклото се разпределят неравномерно, в зависимост от релефния модел, нанесен върху клишето, и следователно водната пара, когато диша на това място, също е разпределени в този ред и след като се охладят и утаят, възпроизведете този чертеж. Но ако предварително загреете стъкло или клише и по този начин разпръснете слоя от газове, уплътнени в близост до тях, тогава такива модели на пот не могат да се получат.
Според закона на Далтон, от смес от газове, всеки газ се разтваря в течност пропорционално на своето парциално налягане, независимо от наличието на други газове. Степента на разтваряне на газове в течност се определя от коефициент, показващ колко обема газ се абсорбират в един обем течност при температура на газа 0 ° и налягане 760 mm. Коефициентите на поглъщане за газове и вода се изчисляват по формулата α = А + IN t+ ° С t², където α е необходимият коефициент, t е температурата на газа, А , IN И СЪС - постоянни коефициенти, определени за всеки отделен газ. Според изследването на Бунзен коефициентите на най-важните газове са както следва:
В допълнение към твърдите вещества могат да се абсорбират и течности, особено ако се смесят в контейнер. 1 обем водна кутия при 15 °C и 744 mil. налягане, за да се разтвори в себе си, абсорбира 1/50 от обема на атмосферния въздух, 1 обем въглероден диоксид, 43 обема серен диоксид и 727 обема амоняк. Обемът газ, който при 0 °C и 760 mil. барометричното налягане, абсорбирано от единица обем течност, се нарича коефициент на абсорбция на газ за тази течност. Този коефициент е различен за различните газове и различни течности. Колкото по-високо е външното налягане и колкото по-ниска е температурата, толкова повече газ се разтваря в течността, толкова по-голям е коефициентът на абсорбция. Твърдите и течните вещества абсорбират различни количества газове в даден момент и следователно е възможно да се изчисли количеството газ, абсорбирано за всяка отделна течност. Изследването на абсорбцията на газове от течности е започнато от Анри () и след това е продължено от Сосюр () и В. Бунзен (“Gasometrische Methoden”, Брауншвайг, 2-ро издание). - Причината за поглъщането е взаимното привличане на молекулите на поглъщащото и поглъщащото тяло.
Вижте също
Напишете отзив за статията "Усвояване"
Връзки
Усвояване с помощта на пример на уебсайта на Планинската енциклопедия.
Бележки
Откъс, описващ Абсорбцията
Пиер нямаше тази практическа упоритост, която да му даде възможност директно да се заеме с бизнеса, и затова не го харесваше и само се опита да се преструва на мениджъра, че е зает с бизнеса. Управителят се опита да се престори на графа, че смята тези дейности за много полезни за собственика и срамежливи за себе си.В големия град имаше познати; непознати побързаха да се запознаят и сърдечно посрещнаха новопристигналия богаташ, най-големият собственик на провинцията. Изкушенията по отношение на основната слабост на Пиер, тази, която той призна по време на приема си в ложата, също бяха толкова силни, че Пиер не можеше да се въздържи от тях. Отново цели дни, седмици, месеци от живота на Пиер минаваха също толкова тревожно и натоварено между вечери, вечери, закуски, балове, без да му дават време да дойде на себе си, както в Санкт Петербург. Вместо новия живот, който Пиер се надяваше да води, той живееше същия стар живот, само че в различна среда.
От трите цели на масонството Пиер съзнаваше, че не изпълнява тази, която предписваше на всеки масон да бъде образец на морален живот, а от седемте добродетели две му липсваха напълно в себе си: добрият морал и любовта към смъртта. Той се утешаваше с факта, че изпълнява друго предназначение - поправянето на човешкия род и има други добродетели, любов към ближния и особено великодушие.
През пролетта на 1807 г. Пиер решава да се върне в Санкт Петербург. На връщане възнамеряваше да обиколи всичките си имения и лично да се увери какво е направено от предписаното им и в какво положение се намират сега хората, които Бог му е поверил и от които той се стреми да се възползва.
Главният управител, който смяташе всички идеи на младия граф за почти лудост, недостатък за себе си, за него, за селяните, направи отстъпки. Продължавайки да прави задачата за освобождение да изглежда невъзможна, той нареди изграждането на големи училищни сгради, болници и приюти във всички имоти; За пристигането на майстора той подготви срещи навсякъде, но не помпозно тържествени, които, както той знаеше, няма да харесат на Пиер, а точно такива религиозни благодарности, с изображения, хляб и сол, точно такива, каквито, както той разбираше господаря , трябва да има ефект върху графа и да го заблуди .
Южната пролет, спокойното, бързо пътуване във виенската карета и самотата на пътя имаха радостен ефект върху Пиер. Имаше имоти, които още не беше посетил – едно от друго по-живописни; Хората навсякъде изглеждаха проспериращи и трогателно благодарни за предоставените им блага. Навсякъде имаше срещи, които, макар и да смущаваха Пиер, дълбоко в душата му предизвикваха радостно чувство. На едно място селяните му предложиха хляб и сол и изображение на Петър и Павел и поискаха разрешение в чест на неговия ангел Петър и Павел, в знак на любов и благодарност за добрите дела, които е сторил, да издигнат нова параклис в църквата на собствени разноски. На други места го срещат жени с бебета, които му благодарят, че го е спасил от тежката работа. В третото имение го посрещна свещеник с кръст, заобиколен от деца, които по милостта на графа той научи на грамотност и религия. Във всички имения Пиер видя със собствените си очи, според същия план, каменните сгради на болници, училища и богаделници, които скоро трябваше да бъдат отворени. Навсякъде Пиер виждаше доклади от мениджъри за работата на корвея, намалена в сравнение с предишната, и чуваше за това трогателната благодарност на депутациите на селяни в сини кафтани.
Пиер просто не знаеше, че там, където му донесоха хляб и сол и построиха параклиса на Петър и Павел, имаше търговско село и панаир на Петровден, че параклисът беше построен отдавна от богатите селяни от селото, дошлите при него и че девет десети Селяните от това село бяха в най-голяма разруха. Той не знаеше, че поради факта, че по негова заповед те престанаха да изпращат деца на жени с бебета на раждането, същите тези деца извършиха най-трудната работа в своята половина. Той не знаеше, че свещеникът, който го срещна с кръста, натоварваше селяните със своите изнудвания и че учениците, събрани при него със сълзи, бяха дадени на него и бяха изкупени от родителите си за много пари. Той не знаеше, че каменните постройки, според плана, са издигнати от собствените им работници и увеличават обсега на селяните, намален само на хартия. Той не знаеше, че там, където управителят му посочи в книгата, че данъкът се намалява с една трета по негово желание, митото за корвей се добавя наполовина. И затова Пиер беше възхитен от пътуването си през имотите и напълно се върна към филантропското настроение, в което напусна Санкт Петербург, и написа ентусиазирани писма до своя брат наставник, както той наричаше великия майстор.
„Колко лесно, колко малко усилия са нужни, за да се направи толкова добро, помисли си Пиер, и колко малко ни пука за това!“
Беше щастлив от оказаната му благодарност, но се срамуваше да я приеме. Тази благодарност му напомни колко повече можеше да направи за тези прости, мили хора.
Главният мениджър, много глупав и хитър човек, напълно разбиращ умния и наивен граф и си играеше с него като с играчка, виждайки ефекта, произведен върху Пиер от подготвените техники, по-решително се обърна към него с аргументи за невъзможността и, най-важното е ненужността на освобождението на селяните, които дори и без Те бяха напълно щастливи.
Пиер тайно се съгласи с управителя, че е трудно да си представим по-щастливи хора и че Бог знае какво ги очаква в дивата природа; но Пиер, макар и неохотно, настоя на това, което смяташе за справедливо. Управителят обеща да използва всичките си сили, за да изпълни волята на графа, ясно разбирайки, че графът никога няма да може да му се довери не само относно това дали са взети всички мерки за продажба на гори и имоти, за обратно изкупуване от Съвета , но също така вероятно никога не би попитал или научил как построените сгради стоят празни и селяните продължават да дават с труд и пари всичко, което дават от другите, тоест всичко, което могат да дадат.
В най-щастливо състояние на духа, връщайки се от южното си пътуване, Пиер изпълни отдавнашното си намерение да посети приятеля си Болконски, когото не беше виждал две години.
Богучарово се намираше в грозна, равна местност, покрита с ниви и изсечени и неосечени елови и брезови гори. Дворът на имението се намираше в края на една права линия, покрай главния път на селото, зад новоизкопано, пълно езерце, с още необрасли в трева брегове, сред млада гора, между която стояха няколко големи бора.
Дворът на имението се състоеше от гумно, стопански постройки, конюшни, баня, стопанска постройка и голяма каменна къща с полукръгъл фронтон, която все още беше в строеж. Около къщата е засадена млада градина. Оградите и портите бяха здрави и нови; под навеса стояха две пожарни тръби и една бъчва, боядисана в зелено; пътищата бяха прави, мостовете бяха здрави с парапети. Всичко носеше отпечатъка на спретнатост и пестеливост. Прислужниците, които се срещнаха, когато бяха попитани къде живее принцът, посочиха малка, нова стопанска постройка, стояща на самия край на езерото. Старият чичо на принц Андрей, Антон, остави Пиер от каретата, каза, че принцът е у дома, и го заведе в чист, малък коридор.
Пиер беше поразен от скромността на малката, макар и чиста къща след брилянтните условия, в които за последен път видя приятеля си в Санкт Петербург. Влезе припряно в все още ухаещото на бор, неизмазано, малко антре и искаше да продължи, но Антон пристъпи на пръсти напред и почука на вратата.
- Е, какво има? – чу се остър, неприятен глас.
- Гост - отговори Антон.
„Помоли ме да изчакам“ и чух бутане на стол. Пиер бързо се приближи до вратата и се изправи лице в лице с княз Андрей, който излизаше при него намръщен и остарял. Пиер го прегърна и като вдигна очилата си, целуна го по бузите и го погледна внимателно.
„Не го очаквах, много се радвам“, каза принц Андрей. Пиер не каза нищо; Той погледна изненадано приятеля си, без да откъсва очи. Той беше поразен от промяната, настъпила в принц Андрей. Думите бяха нежни, на устните и лицето на принц Андрей имаше усмивка, но погледът му беше мъртъв, мъртъв, на който, въпреки очевидното си желание, княз Андрей не можеше да придаде радостен и весел блясък. Не че приятелят му е отслабнал, пребледнял е и е узрял; но този поглед и бръчката на челото му, изразяващи дълго съсредоточаване върху едно нещо, учудиха и отчуждиха Пиер, докато не свикна с тях.
При среща след дълга раздяла, както винаги се случва, разговорът не можеше да спре дълго време; те питаха и отговаряха накратко за неща, които самите те знаеха, че трябва да бъдат обсъдени надълго и нашироко. Накрая разговорът постепенно започна да се спира на това, което преди това беше казано откъслечно, на въпроси за миналия му живот, за плановете за бъдещето, за пътуванията на Пиер, за дейността му, за войната и т.н. Тази концентрация и депресия, които Пиер забеляза в погледа на княз Андрей сега се изразяваше още по-силно в усмивката, с която той слушаше Пиер, особено когато Пиер говореше с оживена радост за миналото или бъдещето. Сякаш княз Андрей би искал, но не можеше да участва в това, което той казваше. Пиер започна да чувства, че ентусиазмът, мечтите, надеждите за щастие и добро пред княз Андрей не са подходящи. Той се срамуваше да изрази всички свои нови, масонски мисли, особено онези, които бяха обновени и развълнувани в него от последния му път. Той се сдържаше, страхуваше се да бъде наивен; в същото време той неудържимо искаше бързо да покаже на приятеля си, че сега е съвсем различен, по-добър Пиер от този, който беше в Петербург.
Тема 3.3. Абсорбция 12 часа, вкл. лаборатория. роб. и практичен зает 6 часа
Студентът трябва:
зная:
Физически основи и теория на процеса на абсорбция (равновесие между фазите, принципи за съставяне на материален топлинен баланс, уравнение на работната линия);
- процедура за изчисляване на напълнен и кипящ абсорбер;
- същност и методи на десорбция;
да може да:
- съставяне на материален и топлинен баланс;
- определяне на потреблението на абсорбера;
- изграждане на равновесна и работеща технологична линия;
- определят основните габаритни размери на абсорбаторите, като използват справочници.
Цел на усвояването. Абсорбция при разделяне на хомогенни газови смеси и пречистване на газовете. Избор на абсорбент. Физическа абсорбция и абсорбция, придружена от химично взаимодействие. Десорбция.
Равновесие между фазите по време на абсорбция. Влиянието на температурата и налягането върху разтворимостта на газове в течности. Материален баланс на процеса и уравнения на работната линия за абсорбция и десорбция. Консумация на абсорбент. Топлинен баланс на абсорбция. Отвеждане на топлината по време на абсорбция.
Абсорбциянаречен процес на селективна абсорбция на компоненти от газови или паро-газови смеси от течни абсорбери - абсорбенти.
Принципът на абсорбция се основава на различната разтворимост на компонентите на газовите и парогазовите смеси в течности при еднакви условия. Следователно изборът на абсорбенти се извършва в зависимост от разтворимостта на абсорбираните компоненти в тях, която се определя от:
· физични и химични свойства на газовата и течната фази;
· температура и налягане на процеса;
При избора на абсорбент е необходимо да се вземат предвид такива свойства като селективност по отношение на абсорбирания компонент, токсичност, опасност от пожар, цена, наличност и др.
Прави се разлика между физическа абсорбция и химическа абсорбция (хемосорбция). По време на физическата абсорбция абсорбираният компонент образува само физически връзки с абсорбента. Този процес в повечето случаи е обратим. На това свойство се основава отделянето на абсорбирания компонент от разтвора - десорбция. Ако абсорбираният компонент реагира с абсорбента и образува химично съединение, процесът се нарича хемосорбция.
Процесът на абсорбция обикновено е екзотермичен, т.е. придружен от отделяне на топлина.
Абсорбцията се използва широко в промишлеността за отделяне на въглеводородни газове в петролни рафинерии, производство на солна и сярна киселина, амонячна вода, пречистване на газови емисии от вредни примеси, отделяне на ценни компоненти от крекинг газове или пиролиза на метан, от кокс пещни газове и др.
Равновесието в процесите на абсорбция се определя от фазовото правило на Гибс (B.4), което е обобщение на условията на хетерогенно равновесие:
C = K - F + 2.
Тъй като процесът на абсорбция се извършва в двуфазна (газ - течност) и трикомпонентна (един разпределен и два разпределителни компонента) система, броят на степените на свобода е три.
По този начин равновесието в системата газ (пара) - течност може да се характеризира с три параметъра, например температура, налягане и състав на една от фазите.
Равновесието в системата газ-течност се определя от закона за разтворимост на Хенри, според който при дадена температура молната част на газа в разтвор (разтворимост) е пропорционална на парциалното налягане на газа над разтвора:
където p е парциалното налягане на газа над разтвора; x – моларна концентрация на газ в разтвора; E – коефициент на пропорционалност (коефициент на Хенри).
Законът на Хенри се прилага предимно за слабо разтворими газове, както и за разтвори с ниски концентрации на силно разтворими газове при липса на химична реакция.
Коефициентът E има измерение на налягането, което съвпада с измерението p и зависи от природата на разтворимото вещество и температурата. Установено е, че с повишаване на температурата разтворимостта на газ в течност намалява. Когато смес от газове е в равновесие с течност, законът на Хенри може да бъде следван от всеки от компонентите на сместа поотделно.
Тъй като топлинният ефект, придружаващ процеса на абсорбция, влияе отрицателно на положението на линията на равновесие, той трябва да се вземе предвид при изчисленията. Количеството топлина, отделена при абсорбцията, може да се определи от зависимостта
където q d е диференциалната топлина на разтваряне в диапазона на промените в концентрацията x 1 – x 2; L – количество абсорбент.
Ако абсорбцията се извършва без отстраняване на топлина, тогава можем да приемем, че цялата отделена топлина отива за нагряване на течността, а температурата на последната се увеличава с
където c е топлинният капацитет на разтвора.
За да се понижи температурата, първоначалната газова смес и абсорбентът се охлаждат, като се отделя топлината, отделена по време на процеса на абсорбция, с помощта на вградени (вътрешни) или външни топлообменници.
Парциалното налягане на разтворения газ в газовата фаза, съответстващо на равновесието, може да се определи чрез Закон на Далтон, според който парциалното налягане на даден компонент в газова смес е равно на общото налягане, умножено по молната част на този компонент в сместа, т.е.
Където Р– общо налягане на газовата смес; y е моларната концентрация на газа, разпределен в сместа.
Сравнявайки уравнения (10.2) и (10.1), намираме
където A е = E/P – фазова равновесна константа, приложима за областите на действие на законите на Хенри и Далтон.
Нека R ab е налягането на парите на чист абсорбент при условия на абсорбция; p ab – парциално налягане на абсорбиращите пари в разтвора; P – общо налягане; x – молна част на абсорбирания газ в разтвора; y е молната част на разпределения газ в газовата фаза; yab е молната част на абсорбента в газовата фаза.
Съгласно закона на Раул, парциалното налягане на даден компонент в разтвора е равно на налягането на парите на чистия компонент, умножено по неговата молна фракция в разтвора:
Съгласно закона на Далтон (10.2), парциалното налягане на абсорбента в газовата фаза е равно на
В равновесие
Анализът на факторите, влияещи върху равновесието в системи газ (пара) - течност, позволи да се установи, че параметрите, които подобряват условията на абсорбция, включват повишено налягане и ниска температура, а факторите, насърчаващи десорбцията, включват ниско налягане, висока температура и въвеждане на добавки, които намаляват разтворимостта на газове в течности.
Материален баланспроцесът на абсорбция се изразява с диференциалното уравнение
където G е дебитът на газовата смес (инертен газ), kmol/s; L – поток на абсорбент, kmol/s; Y n и Y k – начално и крайно съдържание на разпределеното вещество в газовата фаза, kmol/kmol инертен газ; X k и X n – начално и крайно съдържание на разпределеното вещество в абсорбента, kmol/kmol абсорбент; M е количеството разпределено вещество, прехвърлено от фаза G към фаза L за единица време, kmol/s.
От уравнението на материалния баланс (10.9) можете да определите необходимата обща консумация на абсорбент
Процесът на абсорбция се характеризира и със степента на екстракция (абсорбция), която представлява съотношението на количеството на действително абсорбирания компонент към количеството, абсорбирано при пълното му извличане,
Кинетика на процесаабсорбцията се характеризира с три основни етапа, които съответстват на схемата, представена на фиг. 9.4.
Първият етап е прехвърлянето на молекули на абсорбирания компонент от сърцевината на потока газ (пара) към фазовата граница (повърхност на течността).
Вторият етап е дифузията на молекулите на абсорбирания компонент през повърхностния слой на течността (фазов интерфейс).
Третият етап е преходът на молекулите на абсорбираното вещество от фазовия интерфейс в обема на течността.
Кинетичните модели на абсорбция съответстват на общото уравнение за пренос на маса за двуфазни системи:
Експериментално е установено, че вторият етап на процеса на абсорбция протича с по-висока скорост и не влияе на общата скорост на процеса, която е ограничена от скоростта на най-бавния етап (първи или трети).
Движещата сила на процеса на абсорбция за етапи I и III в уравнения (10.5a) и (10.6a) може да бъде изразена чрез други параметри:
В уравнения (10.5b) и (10.6b), p е работното парциално налягане на разпределения газ в газовата смес; p равно – равновесно газово налягане над абсорбента, съответстващо на работната концентрация в течността; C е работната обемна моларна концентрация на разпределения газ в течността; C равно е равновесната обемна моларна концентрация на разпределения газ в течността, съответстваща на нейното работно парциално налягане в газовата смес.
С този израз на движещата сила на процеса на абсорбция уравнението на равновесието приема формата
където Ψ е коефициентът на пропорционалност, kmol/(m 3 *Pa).
Коефициентите на масов пренос се изразяват за уравнения (10.5a) и (10.6a) във формата
за уравнения (10.5b) и (10.6b)
В уравнения (10.7) и (10.8) β y, β p са коефициентите на масов трансфер от газовия поток към контактната повърхност на фазата; β x, β СЪС- коефициенти на масов пренос от контактната повърхност на фазата към потока на течността.
Коефициентите на масов трансфер за газ и течност β y и β x могат да бъдат определени от критериални уравнения, имащи формата:
за газовата фаза Nu diff y = f*(Re, Pr разл.);
за течната фаза Nu diff x = f*(Re, Pr разл. x).
Стойността на коефициента Ψ оказва значително влияние върху кинетиката на процеса на абсорбция. Ако Ψ има високи стойности (висока разтворимост на компонента - съпротивлението на дифузия е концентрирано в газовата фаза), тогава 1/(β c *Ψ)< 1/β р или К Р ≈ β р. Если Ψ мало (извлекаемый компонент трудно растворим – диффузионное сопротивление сосредоточено в жидкой фазе), то Ψ/β р << 1/β с и можно считать К с ≈ β с
Точно както при процесите на масов обмен при L/G = const, работните линии на процеса на абсорбция са прави и се описват в случай на противоток с уравнение (9.4), а в случай на посочен поток с уравнение (9.5).
Средната движеща сила в уравнения (10.5а) и (10.6а) се определя в случай на праволинейна равновесна зависимост чрез относителните моларни концентрации на компонентите съгласно зависимости (9.6) и (9.7).
Същите тези зависимости могат да се използват и за изразяване на движещата сила на процеса на абсорбция чрез парциалните налягания на разпределения компонент в газ или обемните моларни концентрации на същия компонент в течност в уравнения (10.5b) и (10.6b)
Тук Δр max, Δр min са по-големите и по-малките стойности на движещата сила в началото и в края на процеса на абсорбция, изразени чрез разликата в парциалните налягания на абсорбирания компонент; ΔС max, ΔС min – по-големи и по-малки стойности на движещата сила в началото и в края на процеса на абсорбция, изразени чрез обемни моларни концентрации на абсорбирания компонент в течността.
В случай на Δp max /Δp min ≤ 2, ΔC max /ΔC min ≤ 2, при запазване на линейността на равновесната зависимост, средната движеща сила на процеса на абсорбция може да бъде равна на средноаритметичната стойност на тези стойности.
При извършване на процеса на абсорбция, придружен от химическа реакция (хемосорбция), протичаща в течната фаза, част от разпределения компонент преминава в химически свързано състояние. В резултат на това концентрацията на разтворения (физически свързан) разпределен компонент в течността намалява, което води до увеличаване на движещата сила на процеса в сравнение с чисто физическата абсорбция.
Скоростта на хемосорбция зависи както от скоростта на масов трансфер, така и от скоростта на химичната реакция. В този случай се прави разлика между дифузионните и кинетичните области на хемосорбцията. В областта на дифузията скоростта на процеса се определя от скоростта на масовия пренос, в кинетичната област - от скоростта на химичната реакция. В случаите, когато скоростите на масопренос и реакция са сравними, процесите на хемосорбция протичат в смесена или дифузионно-кинетична област.
При изчисляване на хемосорбцията коефициентът на масов трансфер в течната фаза, като се вземе предвид протичащата в нея химическа реакция β′ x, може да се изрази чрез коефициента на масов трансфер за физическа абсорбция β x, като се вземе предвид фактор на ускорение на преноса на маса F m, показващ колко пъти скоростта на абсорбция ще се увеличи поради възникването на химическа реакция:
β′ x = β x * F m
Коефициентът Fm се определя чрез графични зависимости.
абсорбция) - (във физиологията) абсорбция, абсорбция на течност или други вещества от тъканите на човешкото тяло. Смляната храна се абсорбира от храносмилателния тракт и след това навлиза в кръвта и лимфата. Повечето хранителни вещества се абсорбират в тънките черва – в съставните му йеюнум и илеум, но алкохолът може лесно да се абсорбира и от стомаха. Тънките черва са облицовани отвътре с малки пръстовидни издатини (виж Вили), които значително увеличават повърхността му, в резултат на което значително се ускорява усвояването на храносмилателните продукти. Вижте също Асимилация, Храносмилане.
Абсорбция
Словообразуване. Произлиза от лат. absorptio - поглъщане.
Специфичност. Индивидуалната чувствителност към специални състояния на съзнанието (хипноза, наркотици, медитация). В обикновени ситуации се проявява в повишаване на нивото на фантазия. Доказано е, че усвояването е свързано с други личностни характеристики (положително - с разнообразие от мотиви, социална адаптивност, въображаемо мислене, общуване, тревожност, както и със слабостта и динамичността на нервната система; отрицателно - със самоконтрола, социален статус в малка група, ниво на стремежи, както и с подвижността на нервната система).
Литература. Гримак Л.П. Моделиране на човешки състояния в хипноза. М.: Наука, 1978;
Pekala R.J., Wenger C.F., Levine P. Индивидуални различия във феноменологичния опит: състояния на съзнанието като функция на абсорбцията // J. Pers. и соц. психол. 1985, 48, N 1, p. 125-132
АБСОРБЦИЯ
1. При изследване на сетивни процеси, усвояването на химически, електромагнитен или друг физически стимул от рецептора. Например вижте спектрална абсорбция. 2. Зает, погълнат от някаква дейност. Конотацията на значението може да бъде положителна, когато вниманието на субекта е фокусирано върху изпълнението на някаква задача, или отрицателна, когато поглъщането на вниманието се счита за бягство от реалността.
Абсорбцията е процесът на абсорбиране на газ от течен абсорбер, в който газът е разтворим в една или друга степен. Обратният процес - отделянето на разтворен газ от разтвора - се нарича десорбция.
В процесите на абсорбция (абсорбция, десорбция) участват две фази - течност и газ, като веществото преминава от газова фаза в течна фаза (при абсорбция) или, обратно, от течна фаза в газова фаза (при десорбция). По този начин процесите на абсорбция са един от видовете процеси на пренос на маса.
На практика абсорбцията се извършва предимно не от отделни газове, а от газови смеси, чиито компоненти (един или повече) могат да бъдат абсорбирани от даден абсорбер в забележими количества. Тези компоненти се наричат абсорбируеми компоненти или просто компоненти, а неабсорбируемите компоненти се наричат инертен газ.
Течната фаза се състои от абсорбер и абсорбиран компонент. В много случаи абсорбентът е разтвор на активния компонент, който реагира химически с абсорбирания компонент; в този случай веществото, в което е разтворен активният компонент, ще се нарича разтворител.
Инертният газ и абсорберът са носители на компонента съответно в газовата и течната фаза. По време на физическата абсорбция (виж по-долу) инертният газ и абсорберът не се изразходват и не участват в процесите на преминаване на компонента от една фаза в друга. По време на хемосорбция (виж по-долу), абсорбентът може да взаимодейства химически с компонента.
Протичането на абсорбционните процеси се характеризира с тяхната статика и кинетика.
Статиката на абсорбция, т.е. равновесието между течната и газовата фаза, определя състоянието, което се установява при много дълъг контакт на фазите. Равновесието между фазите се определя от термодинамичните свойства на компонента и абсорбера и зависи от състава на една от фазите, температурата и налягането.
Кинетиката на абсорбцията, т.е. скоростта на процеса на пренос на маса, се определя от движещата сила на процеса (т.е. степента на отклонение на системата от равновесното състояние), свойствата на абсорбера, компонента и инертния газ, като както и методът на контакт на фазите (дизайнът на абсорбционния апарат и хидродинамичният режим на неговата работа). В абсорбционните апарати движещата сила, като правило, варира по дължината им и зависи от естеството на взаимното движение на фазите (противоток, прав поток, напречен ток и др.). В този случай е възможен непрекъснат или стъпаловиден контакт. При абсорбери с непрекъснат контакт естеството на фазовото движение не се променя по дължината на апарата и промяната на движещата сила става непрекъснато. Абсорберите със стъпаловиден контакт се състоят от няколко степени, свързани последователно през газ и течност, и при преминаване от степен на степен се получава рязка промяна в силовите движения.
Прави се разлика между химична абсорбция и хемосорбция. По време на физическата абсорбция разтварянето на газа не е придружено от химическа реакция (или поне тази реакция няма забележим ефект върху процеса). В този случай има повече или по-малко значително равновесно налягане на компонента над разтвора и абсорбцията на последния се извършва само докато парциалното му налягане в газовата фаза е по-високо от равновесното налягане над разтвора. В този случай пълното извличане на компонента от газа е възможно само с противоток и подаване на чист абсорбер, който не съдържа компонента в абсорбера.
По време на хемосорбция (абсорбция, придружена от химична реакция), абсорбираният компонент се свързва в течната фаза под формата на химично съединение. При необратима реакция равновесното налягане на компонента над разтвора е незначително и е възможно пълното му усвояване. По време на обратима реакция има забележимо налягане на компонента над разтвора, макар и по-малко, отколкото по време на физическата абсорбция.
Индустриалната абсорбция може или не може да се комбинира с десорбция. Ако не се извърши десорбция, абсорбентът се използва еднократно. В този случай в резултат на абсорбцията се получава готов продукт, междинен продукт или, ако абсорбцията се извършва с цел санитарно пречистване на газове, се получава отпадъчен разтвор, който се отвежда (след неутрализация) в канализацията. .
Комбинацията от абсорбция и десорбция позволява абсорбентът да бъде използван повторно и абсорбираният компонент да бъде изолиран в чист вид. За целта разтворът след абсорбера се изпраща за десорбция, където компонентът се отделя, а регенерираният (освободен от компонента) разтвор се връща към абсорбция. При тази схема (кръгов процес) абсорберът не се изразходва, с изключение на някои от загубите му, и циркулира през цялото време през системата абсорбер-десорбер-абсорбер.
В някои случаи (при наличие на абсорбер с ниска стойност) повторното използване на абсорбера се изоставя по време на процеса на десорбция. В този случай регенерираният в десорбера абсорбер се изхвърля в канализационната система, а пресен абсорбер се подава към абсорбера.
Благоприятните условия за десорбция са противоположни на тези за абсорбция. За да се извърши десорбция, трябва да има забележимо налягане на компонента над разтвора, така че да може да бъде освободен в газовата фаза. Абсорбери, при които абсорбцията е придружена от необратима химическа реакция, не могат да бъдат регенерирани чрез десорбция. Регенерирането на такива абсорбери може да се извърши химически.
Областите на приложение на абсорбционните процеси в химическата и свързаните с нея индустрии са много обширни. Някои от тези области са изброени по-долу:
Получаване на готов продукт чрез абсорбиране на газ в течност. Примерите включват: абсорбция на SO 3 при производството на сярна киселина; абсорбция на HCl за получаване на солна киселина; абсорбция на азотни оксиди от вода (производство на азотна киселина) или алкални разтвори (производство на нитрати) и др. В този случай абсорбцията се извършва без последваща десорбция.
Разделяне на газови смеси за изолиране на един или повече ценни компоненти на сместа. В този случай използваният абсорбент трябва да има възможно най-голяма абсорбционна способност по отношение на екстрахирания компонент и възможно най-малка по отношение на другите компоненти на газовата смес (селективна, или селективна, абсорбция). В този случай абсорбцията обикновено се комбинира с десорбция в кръгов процес. Примерите включват абсорбция на бензен от коксов газ, абсорбция на ацетилен от газове от крекинг или пиролиза на природен газ, абсорбция на бутадиен от контактен газ след разлагането на етилов алкохол и др.
Пречистване на газ от примеси на вредни компоненти. Такова пречистване се извършва предимно за отстраняване на примеси, които не са допустими по време на по-нататъшна преработка на газ (например пречистване на нефт и коксови газове от H 2 S, смес азот-водород за синтез на амоняк от CO 2 и CO, изсушаване на сяра диоксид при производството на контактна сярна киселина и др.). Освен това се извършва санитарно почистване на отработените газове, изпускани в атмосферата (например пречистване на димни газове от SO 2; пречистване на отработени газове от Cl 2 след кондензация на течен хлор; пречистване на газове, отделяни по време на производството на минерални торове от флуоридни съединения и т.н.).
В този случай обикновено се използва извлеченият компонент, така че той се изолира чрез десорбция или разтворът се изпраща за подходяща обработка. Понякога, ако количеството на извлечения компонент е много малко и абсорбентът не е ценен, разтворът след абсорбиране се изхвърля в канализацията.
Събиране на ценни компоненти от газова смес за предотвратяване на техните загуби, както и по санитарни причини, например възстановяване на летливи разтворители (алкохоли, кетони, етери и др.).
Трябва да се отбележи, че за разделяне на газови смеси, пречистване на газове и улавяне на ценни компоненти, наред с абсорбцията, се използват и други методи: адсорбция, дълбоко охлаждане и др. Изборът на един или друг метод се определя от технически и икономически съображения. Абсорбцията обикновено се предпочита в случаите, когато не се изисква много пълно извличане на компонента.
По време на процесите на абсорбция масопреносът се извършва на контактната повърхност на фазите. Следователно абсорбционните устройства трябва да имат развита контактна повърхност между газ и течност. Въз основа на метода за създаване на тази повърхност, абсорбционните устройства могат да бъдат разделени на следните групи:
а) Повърхностни абсорбери, при които контактната повърхност между фазите е течно огледало (самите повърхностни абсорбери) или повърхността на течащ течен филм (филмови абсорбери). Тази група включва също пакетирани абсорбери, в които течността тече върху повърхността на набивката, заредена в абсорбера от тела с различна форма (пръстени, буци и др.), И механични филмови абсорбери. При повърхностните абсорбери контактната повърхност до известна степен се определя от геометричната повърхност на абсорбиращите елементи (например дюза), въпреки че в много случаи тя не е равна на нея.
б) Барботиращи абсорбери, при които контактната повърхност се развива с газови потоци, разпределени в течността под формата на мехурчета и струи. Това движение на газ (барботиране) се осъществява чрез преминаването му през напълнен с течност апарат (барботиране на твърдо вещество) или в апарати от колонен тип с различни видове плочи. Подобен характер на взаимодействие между газ и течност се наблюдава и при пълни абсорбери с наводнена уплътнение.
Тази група включва и барботиращи абсорбери със смесване на течности с помощта на механични бъркалки. При барботиращите абсорбери контактната повърхност се определя от хидродинамичния режим (дебитите на газ и течност).
в) Спрей абсорбери, при които контактната повърхност се образува чрез пръскане на течност в маса от газ на малки капчици. Контактната повърхност се определя от хидродинамичния режим (флуиден поток). Тази група включва абсорбери, в които течността се пулверизира от дюзи (дюза или кухи абсорбери), в поток от газ, движещ се с висока скорост (високоскоростни пулверизатори с директен поток) или чрез въртящи се механични устройства (механични пулверизатори).
Абсорбцията е процесът на разделяне на газови смеси с помощта на течни абсорбенти - абсорбенти. Ако абсорбираният газ (абсорбент) не взаимодейства химически с абсорбента, тогава абсорбцията се нарича физическа (неабсорбираният компонент на газовата смес се нарича инертен или инертен газ). Ако абсорбентът образува химическо съединение с абсорбента, тогава процесът се нарича хемосорбция. В техниката често се среща комбинация от двата вида абсорбция.
Физическата абсорбция (или просто абсорбция) обикновено е обратима. Освобождаването на абсорбирания газ от разтвора - десорбцията - се основава на това свойство на абсорбционните процеси.
Комбинацията от абсорбция и десорбция позволява абсорбентът да се използва многократно и абсорбираният газ да се освобождава в чист вид. Често десорбцията не е необходима, тъй като разтворът, получен в резултат на абсорбцията, е крайният продукт, подходящ за по-нататъшна употреба.
В индустрията абсорбцията се използва за решаване на следните основни проблеми:
1) за получаване на крайния продукт (например абсорбция на SO 3 при производството на сярна киселина); в този случай абсорбцията се извършва без десорбция;
2) за изолиране на ценни компоненти от газови смеси (например абсорбция на бензол от коксов газ); в този случай абсорбцията се извършва в комбинация с десорбция;
3) за пречистване на газови емисии от вредни примеси (например пречистване на димни газове от SO 2). В тези случаи обикновено се използват компоненти, извлечени от газови смеси, така че те се изолират чрез десорбция;
4) за изсушаване на газове.
Устройствата, в които се извършват абсорбционни процеси, се наричат абсорбери.
Равновесие в процеса на абсорбция
Законът на Хенри е валиден за идеални газове:
Законът на Хенри: парциалното налягане на компонент на газова смес над разтвор е пропорционално на молната част на този компонент в разтвора, когато се достигне равновесие. Хенри константа ( д) нараства с повишаване на температурата.
Съгласно закона на Далтон, парциалното налягане на компонент на газова смес е пропорционално на неговата молна фракция в газовата смес:
,
Където П– общо налягане.
Чрез комбиниране на законите на Хенри и Далтон е възможно да се установи влиянието на условията върху разтворимостта на газ в течност: 
.
По този начин, с увеличаване на налягането в абсорбера и намаляване на температурата, разтворимостта се увеличава.
Колкото по-зле се разтваря газът, толкова повече се увеличава налягането.
При разтваряне на силно разтворими газове не е необходимо голямо увеличение на налягането, но е необходимо да се отведе топлината, която в този случай се отделя в големи количества.
Дизайнът на абсорбера се избира, като се вземе предвид разтворимостта на газовете. Например за силно разтворими вещества (амоняк-вода) могат да се използват топлообменни абсорбери. За слабо разтворими вещества е необходима развита фазова контактна повърхност, затова се използват пакетирани или пластинчати абсорбери.
