Рівновага в процесах абсорбції

Таким чином, рівновага в системі газ (пара) — рідина може характеризуватися трьома параметрами, наприклад температурою, тиском і складом однієї з фаз.

Рівновага в системі газ — рідина визначається законом розчинності Генрі, згідно якому при даній температурі молярна частка газу в розчині (розчинність) пропорційна парціальному тиску газу над розчином:

х=р/Е, (7.1)

де р — парціальний тиск газу над розчином; х — молярна концентрація газу в розчині; Е — коефіцієнт пропорційності (коефіцієнт Генрі).

Закон Генрі розповсюджується в першу чергу на слаборозчинні гази, а також на розчини з низькими концентраціями добре розчинних газів за відсутності хімічної реакції.

Коефіцієнт Е має розмірність тиску, співпадаючу з розмірністю р, і залежить від природи речовини, що розчиняється, і температури. Встановлено, що із збільшенням температури розчинність газу в рідині зменшується. Коли в рівновазі з рідиною знаходиться суміш газів, закону Генрі може слідувати кожний з компонентів суміші окремо.

Оскільки тепловий ефект, супроводжуючий процес абсорбції, негативно позначається на положенні лінії рівноваги, він повинен обов'язково враховуватися при розрахунках. Кількість теплоти, що виділяється при абсорбції, може бути визначене по залежності

,

де q_д – диференціальна теплота розчинення в межах зміни концентрації х₁-х₂; L – кількість абсорбенту.

Якщо абсорбція ведеться без відведення теплоти, то можна допустити, що вся теплота, що виділяється, йде на нагрівання рідини, і температура останньої підвищується на величину

де с - теплоємність розчину.

Для пониження температури початкову газову суміш і абсорбент охолоджують, відводячи теплоту, що виділяється в процесі абсорбції, за допомогою вбудованих (внутрішніх) або зовнішніх теплообмінників.

Парціальний тиск газу, що розчиняється, в газовій фазі, відповідний рівновазі, може бути визначений за законом Дальтона, згідно якому парціальний тиск компоненту в газовій суміші рівний загальному тиску, помноженому на молярну частку цього компоненту в суміші, тобто

р = Ру або у = р/Р, (7.2)

де Р — загальний тиск газової суміші; у — молярна концентра­ція газу, що розподіляється в суміші.