Тепловой баланс процессов абсорбции.

Для оценки энергетических затрат на абсорбцию составляют тепловой баланс абсорбера. Теплота, выделяемая при абсорбции, существенно влияет на температуру процесса, поэтому необходимо учитывать зависимость равновесного состояния от температуры.

Тепловой баланс абсорбера можно записать уравнением:

,

(5.24)

где - тепло поступающее в аппарат с жидкостью (абсорбентом); - тепло поступающее в аппарат с газом; - теплота, выделяющаяся при абсорбции; - теплота, уносимая из аппарата с жидкостью; - теплота уносимая из аппарата с газом; - тепловые потери и охлаждение аппарата.

В уравнении (5.24) тепло, поступающее в аппарат (абсорбер) и выходящее из него, определяется по уравнению  (m = L или m = G), тогда получим:

,

(5.25)

где - начальные температуры жидкой и газовой фазы; - конечные температуры жидкой и газовой фазы; - удельные теплоемкости жидкости и газа.

При отсутствии отвода теплоты () и допущении, что все выделяющееся в результате абсорбции тепло остается в абсорбере, т.е. все тепло идет на нагревание только жидкой фазы при   получаем:

.

(5.26)

Откуда

.

(5.27)

Теплота при абсорбции паров веществ равна сумме теплоты парообразования и теплоты растворения жидкого целевого компонента в поглотителе r _(ж). Если жидкая фаза – идеальный раствор, то r _(ж) =0.

Удельную теплоемкость рассчитывают по правилу аддитивности. При незначительных изменениях концентрации абсорбтива в газовой фазе можно пренебречь изменением массы абсорбента и удельной теплоемкости, жидкой фазы и принять:  и .

Теплоту, выделяющуюся при абсорбции, рассчитывают по формуле:

,

(5.28)

где r – удельная теплота абсорбции, Дж/кг жидкой фазы.

При незначительном изменении температуры жидкой фазы абсорбцию можно считать изотермической. Сильное изменение температуры жидкости вызывает смещение равновесного состояния системы, что следует учитывать при построении равновесной линии. Увеличение температуры жидкой фазы приводит к уменьшению движущей силы процесса. Для сохранения стабильных характеристик процесса в таких случаях необходимо поддерживать постоянную температуру абсорбента путем отвода теплоты, выделяющейся в процессе в специальных охлаждающих устройствах.

Процессы ректификации.

Процессы ректификации имеют большое значение в химической технологии. В качестве примеров достаточно указать на разделение природных углеводородов нефти и синтетических углеводородов с целью получения моторных топлив, на выделение индивидуальных газов из их смесей путем предварительного сжижения и последующей ректификации жидкой смеси.