* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

19 АБСОРБЦИЯ J_ К = Г 20 m + К ( 5 ) 2 тодов А. с. зависит от многих причин и может изме­ няться в широких пределах. См. также Спектрофото­ метр ия. Колориметрия. Лит.: Абсорбционная спектроскопия. Сб. статей, пер. с англ., под ред. Э. В. Шпольекого, М., 1953; Д у н к а н А . [и д р . ] , Применение спектроскопии в химии, пер. с англ., М., 1959. А. И. Бусев. J _ Kt & имеющий размерность кг-мол/м -час-ат. 2 АБСОРБЦИЯ — поглощение веществ из газа (обычно из газовой смеси) или жидкости жидкостями или—реже — твердыми телами. Жидкость или твердое тело, поглощающие газ или растворенное вещество, наз. а б с о р б е н т а м и . А. — один из случаев сорбции. В отличие от адсорбции, при А. поглощение веществ происходит во всем объеме поглотителя. Поглощение вещества может быть осложнено химич. взаимодействием поглощаемого вещества с поглоти­ телем (см. Хемосорбция). Технически наиболее важным видом А. является поглощение газов жидкостями. К А. относятся так­ же извлечение растворенных в данной жидкости ве­ ществ другой жидкостью, не смешивающейся с раство­ рителем, напр. в случае воды — бензолом или эфиром (экстракция, см. Экстрагирование). А. газов метал­ лами (напр., водорода палладием), особенно при по­ вышенных темп-pax, с образованием твердых р-ров или отчасти химич. соединений наз. окклюзией. А. применяют в пром-сти с целью: разделения газовых смесей с помощью селективных поглотителей (выделение компонентов из р-ра и получение его в чистом виде путем десорбции^ после чего поглотитель повторно используют, напр. для А. бутадиена в произ-ве синтетич. каучука, бензола в коксохимич. произ-ве и др.); очистки газов от вредных примесей (Н S, S0 , С 0 , СО и др.); получения готового продукта (напр., серной к-ты посредством A. S0 , соляной к-ты — А. газообразного НС1). Большое значение имеет извлечение углеводородвых газов (природных и искусственных) из их смесей (напр., т. н. газового бензина, ггзов крекинга и пиролиза), а также выде­ ление индивидуальных углеводородов (от пропана до изопентана). В этом случае в качестве абсорбентов применяют стабильные вещества с малым мол. весом, низкой вязкостью и малой летучестью (керосин, газойль, вазелиновое, соляровое и веретенное масла); см. также Газы нефтяные попутные. 2 2 2 3 Частные коэфф. А. зависят от условий соприкосновения газа и жидкости, от размеров аппарата и его основных деталей, от гидродинамич. условий течения газа и жидкости, а также от физико-химич. свойств взаимодействующих в-в. Эти факторы обычно учитывают при помощи критериев подобия (см. Подобия теория), причем в обу у у щем виде зависимость выражается ур-нием: . W = /(Re, F r , Pr&) (6), где Nil& и Pr& — диффузионные кри­ терии Нуссельта и Прандтля, Re — кри­ терий Рейнольдса, Fr — критерий Фруда. Конкретный вид зависимости (6) уста­ навливается опытным путем для к аж дого типа аппарата. Материальный ба­ X диаграмма, Рис. 1 ланс абсорбции выра­ жается уравнением: G = V(Y — У ) = L(X — (7), где V — количество инертного (не абсорбируемого) газа в кг-мол/час, L — коли­ чество поглотителя (свободного от абсорбированного газа) в кг-мол/час, Y и У — начальное и конечное содержание поглощаемого компонента в газовой смеси в кг-мол/кг-мол инертного газа, Х и Х — начальное и конечное содержание поглощаемого компонента в жидкости в кг-мол/кг-мол погло­ тителя. Если газ и жидкость движутся противотоком (рис. 1), то ур-ние материального баланса для части аппарата выше произвольного сечения ММ: о 1 2 2 t 2 х г У= У + 3 v (X (8) выражает зависимость между неравновесными составами газовой и жидкой фаз (У и X) в этом сечении аппарата. Так как в процессе А. V и L постоянны, то ур-ние (8) изображается графически прямой, называемой рабочей линией (линия АБ на рис. 1 справа). Линия ОС является линией равновесия и вы­ ражает зависимость равновесного состава газа У* от состава жидкости X. При А. рабочая линия расположена выше линии равновесия (при десорбции рабочая линия лежит ниже линии равновесия) и отрезки ординат между этими линиями, равные У—У*, выражают условные локальные движущие силы А., выраженные в кг-мол/кг-мол инертного газа. Среднее значение движущей силы определяется выражением: д с р = (Yi - У) / 2 $ y -Y* Y-2 d <> 9 Если линия равновесия прямая, то (Ю> где Д и Д — движущие силы на входе в аппарат и на выходе из него. В остальных случаях интеграл в знаменателе ур-пия (9) находится графич. интегрированием; он выражает измене­ ние концентрации абсорбируемого компонента в газе на еди­ ницу движущей силы и называется числом единиц переноса. Одной единице переноса соответствует высота аппарата (в м): h = V/X .S./.P (11> ( 2 r При рассмотрении физич. сущности А. надо различать равновесие А., определяемое растворимостью поглощаемого вещества в абсорбенте (напр., в жидкости) при данных усло­ виях, и кинетику А., т. е. протекание А. во времени. Равно­ мерное распределение абсорбируемого вещества по всему объему абсорбента обеспечивается диффузией, скорость к-рой определяет скорость А. Поэтому А. твердыми абсорбентами весьма замедлена. При соприкосновении жидкой и газовой фаз у поверхности раздела образуются жидкостная и газовая пленки. Растворимый в жидкости компонент газообразной смеси проникает во внутренние слои абсорбента благодаря диффузии сначала сквозь газовую пленку, а затем сквозь жидкостную. Д л я осуществления диффузии необходимо, чтобы концентрация растворенного компонента в газообразной смеси превосходила его концентрацию над жидкостью. Количество поглощенного вещества в единицу времени G (кг-мол/час) определяется: для передачи вещества от газовой фазы к поверхности: G = ktS(p — р ) (1), а для передачи ве­ щества от поверхности в жидкую фазу: G = k S(C — С) (2), где S — площадь в м , р — парциальное давление погло­ щаемого компонента в газовой смеси в ат, р — равновесное давление поглощенного газа над жидкостью у поверхности соприкосновения в am, С — равновесная концентрация рас­ творенного газа в жидкости у поверхности соприкосновения в кг-мол/м , С—концентрация растворенного газа в жидкости в кг-мол/м , k и k — частные коэфф. А. (коэфф. массопередачи), имеющие размерность кг-мол/м -час-ат (для hi) и 0 2 0 2 0 0 я 3 t 2 2 где S — площадь поперечного сечения аппарата в м*, f — по­ верхность соприкосновения фаз в м /м объема аппарата, Р — общее давление в am, V и К , см. ф-лы (4) и (7). Высота аппарата равна произведению числа единиц переноса на вы­ соту единицы переноса. Метод расчета высоты аппарата по еди­ ницам переноса удобен в тех случаях, когда поверхность сопри­ косновения фаз не может быть геометрически определена; величина h при этом определяется опытным путем. 2 3 г м/час (для k ). 2 Равновесные значения р и С по закону Генри (см. Рас­ творимость) связаны соотношением: Ро = mC (3), где т — коэфф. Генри в м -ат/кг-мол. Из выражений (1), (2) и (3): G — K -S(p — р*) (4), где р * — равновесное давление поглощенного газа над жидкостью концентрацией С в am, К коэфф. А. (массопередачи), определяемый соотношением: 0 0 Q 3 r По характеру поверхности соприкосновения фаз абсорберы можно разделить на поверхностные, пле­ ночные, барботажные и распиливающие. Особую группу составляют механич. абсорберы. В п о в е р х ­ н о с т н ы х абсорберах газ пропускается над свобод­ ной поверхностью неподвижной или медленно те­ кущей жидкости. Эти абсорберы малоэффективны и применяются для А. небольших количеств хорошо рас­ творимых газов (напр., для поглощения НС1 водой). В п л е н о ч н ы х абсорберах газ соприкасается с жидкостью, движущейся в виде тонкой пленки. Наиболее распространены насадочные абсорберы (рис. 2), представляющие собой колонны, загруженные насадкой — твердыми телами различной формы (из керамики, фарфора, дерева и др. материалов), по