|
Современная теория растворов в общем случае не позволяет предсказать растворимость газа по свойствам чистых компонентов, но дает возможность сделать качественные или полуколичественные оценки. Это относится в первую очередь к термодинамике разбавленных растворов, наиболее распространенных в практике абсорбции.
Теория растворов дает следующие основные закономерности для расчета растворимости газов при физической абсорбции по минимальному количеству экспериментальных данных.
Зависимость растворимости газа от давления при небольших концентрациях газа в растворе (точнее бесконечно разбавленные растворы) и небольших давлениях описываются законом Генри:
...
Влияние давления при давлениях, отличных от нуля, на растворимость газа при малой концентрации его в жидкости описывается уравнением Кричевского-Казарновского:
...
где f2 - летучесть газа над раствором; V2 - парциальный мольный объем газа в бесконечно разбавленном растворе; Р1о - давление насыщенного пара чистого растворителя.
Большая часть процессов очистки практически ведется при давлениях, не превышающих 30 кгс/см2 (2,94 МПа). Превышение давления сверх этого значения приводит к отклонениям от закона Генри на 10-30%.
При значительной растворимости газа, а также при наличии в растворе других примесей - растворенных газов, воды, солей - необходимо учитывать влияние изменения состава раствора на растворимость. В общем случае зависимость растворимости газа от его концентрации в растворе (х2 мала, но не равна нулю) и от концентрации третьего компонента в разбавленном растворе при малом давлении Р2 описывается уравнением Сеченова:
...
где ... - коэффициент физической растворимости.
Зависимость растворимости газа от температуры приближенно описывается термодинамическим уравнением:
...
где ΔH - теплота растворения газа (изменение энтальпии раствора при растворении газа по сравнению с энтальпией исходных компонентов).
Если раствор нагревается при смешении газа с жидкостью, то ΔH < 0. В ограниченном интервале температур теплота растворения постоянна. В широком интервале температур необходим учет зависимости ΔH от температуры в соответствии с законом Кирхгофа. Поэтому более общим уравнением является следующее:
|
