Absorbsiya jarayonining fizik asoslari
Reja:
1 . Absorbsiya jarayonining umumiy tushunchalari.
1. Absorbsiya jarayonining fizik asoslari.
2. Absorbsiyaning moddiy balansi va kinetik qonuniyatlari.
Asosiy tushuncha va atamalar.
Absorbtiv, desorbstiya, absorbsiya jarayonining umumiy tushunchalari,
absorbsiya jarayonining fizik asoslari, absorbsiyaning molniy balansi va kinetik
qonuniyatlari, absorbsiya jarayonining asosiy tenglamasi
1 . Absorbsiya jarayonining umumiy tushunchalari
Gaz yoki bug`li aralashmalardagi komponentlarining suyuqlikda yutilish
jarayoni absorbsiya deb nomlanadi. Yutilayotgan gaz yoki bug` absorbtiv, yutuvchi
suyuqlik esa absorbent deb ataladi. Ushbu jarayon selektiv va qaytar jarayon bo’lib,
gaz yoki bug` aralashmalarini ajratish uchun xizmat qiladi.Absorbtiv va
absorbentlarning o‟zaro ta‟siriga qarab, absorbsiya jarayoni 2 ga bo‟linadi: fizik
absorbsiya; kimyoviy absorbsiya (yoki xemosorbstiya).
Fizik absorbsiya jarayonida gazning suyuqlik bilan yutilishi paytida kimyoviy
reakstiya yuz bermaydi, ya‟ni kimyoviy birikma hosil bo‟lmaydi. Agar, suyuqlik bilan
yutilayotgan gaz kimyoviy reakstiyaga kirishsa, bunday jarayon xemosorbstiya
deyiladi. Ma’lumki, fizik absorbsiya ko’pincha qaytar jarayon bo’lgani sababli, ya’ni
suyuqlikka yutilgan gazniajratib olish imkoni bo’ladi.
Bunday jarayon desorbstiya deb nomlanadi. Absorbsiya va desorbstiya
jarayonlarini uzluksiz ravishda tashkil etish, yutilgan gazni sof holda ajratib olish va
absorbentni ko’p martaishlatish imkonini beradi. Absorbsiya jarayoni sanoat
korxonalarida uglevodorodli gazlarni ajratish, sulfat, azot, xlorid kislotalar va
ammiakli suvlarni olishda, gaz aralashmalaridan qimmatbaho komponentlarni ajratish
va boshqa hollarda keng miqyosda ishlatiladi.
Absorbsiya jarayoni ishtirok etadigan texnologiyalarni qurilmalar bilan
jihozlash murakkab emas. Shuning uchun, kimyo, oziq - ovqat va boshqa
sanoatlarda absorberlar ko’p qo’llaniladi.
2. Absorbsiya jarayonining fizik asoslari.
Gaz faza suyuqlik bilan o’zaro ta’siri natijasida ikkita faza (F=2) va uchta
komponent, ya’ni tarqaluvchi modda va ikkita modda tashuvchi (K=3) lardan
iborat sistema hosil bo’ladi. Fazalar qoidasiga binoan, bunday sistema 3 ta
erkinlik darajasiga ega:
C K 2 Ф 3 2 2 3
Sistemadagi fazaviy muvozanatni belgilovchi asosiy uchta parametrlar
quyidagilardir: bosim, temperatura va konstentrastiya. Demak, «gaz-suyuqlik»
sistemada ikkala fazaning bosimi r, temperaturasi t va konstentrastiyasi x
o’zgarishi mumkin. Absorbsiya jarayoni o’zgarmas bosim va temperaturada
borayotgan
bo’lsa,
bir
fazada
tarqalayotgan
moddaning
har
bir
konstentrastiyasiga, ikkinchi fazadagi aniq konstentrastiya to’g`ri keladi.
O`zgarmas temperatura (t=const) va umumiy bosimli sharoitda muvozanat
konstentrastiyalari orasidagi bog`liqlik Genri qonuni bilan ifodalanadi. Bu
qonunga binoan, biror temperaturada eritmadagi eritma ustidagi gaz parstial
bosimi, uning mol ulushiga to’g`ri proporstionaldir:
bu yerda r – muvozanat holatidagi eritmada x konstentrastiyali yutilayotgan
gazning parstial bosimi; E – Genri kontantasi.
Genri konstantasi absorbtiv va absorbentlarning xossalariga, hamda
temperaturaga bog`liq bo’ladi:
bu yerda q – gazning erish issiqligi, kJ/kmol; R = 8,325 kJ/(kmolK) – universal
gaz doimiysi; T– absolyut temperatura, K; S – yutayotgan suyuqlik va gazlarning
tabiatiga bog`liq bo’lgan o’zgarmas kattalik. Tenglamadan ko’rinib turibdiki,
temperatura ortishi bilan gazning suyuqlikda erishi kamayadi.Dalton qonuniga
binoan, gaz aralashmasidagi komponentning parstial bosimi, ushbu komponent
mol ulushining umumiy bosimga ko’paytirilganiga tengdir, ya’ni:
Absorbsiya jarayoni nisbiy mol konstentrastiyalarda ham hisoblanishi
mumkin. Bunda, gaz fazasining suyuqlikdagi kichik konstentrastiyalari x da
Genri
qonuni
ushbu ko’rinishda yoziladi:
Y m X
Shuni alohida ta‟kidlash kerakki, o‟ta suyultirilgan eritmalar, hamda
kichik bosimlarda o‟z xossalari bo‟yicha ideal suyuqliklarga o‟xshash eritmalar
ham Genri qonuniga bo‟ysunadi. Yuqori konstentrastiyali eritmalar va katta
bosimlarda gaz bilan suyuqlikning o’zaro muvozanat holati Genri qonuniga
bo’ysunmaydi, chunki fazalarning muvozanat konstentrastiyalari orasidagi
bog`liqlik
egri
chiziq
bilan ifodalanadi.
3. Absorbsiyaning moddiy balansi va kinetik qonuniyatlari
G dy L dx
Oxirgi tenglamani boshlang`ich va oxirgi konstentrastiyalar oraligida
integrallagandan so’ng, undan absorbent sarfini (kmol/s) aniqlash mumkin:
1 kmol inert gaz uchun zarur solishtirma sarf:
Absorberda konstentrastiyaning o’zgarishi va tenglamalar bilan ifodalanadi.
Jarayon ishchi chizig`i u-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 konstentrastiyasiga ta’sirini ko’rib chiqamiz.
Absorberda
fazalar
yo’nalishi
parallel
deb
qabul
qilamiz.
u-x koordinatalarning V nuqtasida aniqlanayotgan suyuq fazada tarqalayotgan
moddaning boshlang`ich konstentrastiyasi xb, gaz fazasidagi boshlang`ich
konstentrastiya ub, oxirgisi esa - uox Fazalar muvozanat holati um = f(x)