4.2.5. Материальный баланс процесса адсорбции

Процессы адсорбции проводят периодически или, если адсорбент движется через аппарат, непрерывно. Материальный баланс такого процесса выражается уравнением, общим для всех процессов массопередачи

G^.dY = L^.dX, (4.68)

где G - расход парогазовой фазы или раствора, кг (инертной части)/с; L - расход адсорбента, кг (активной части)/с; Y - рабочие концентрации адсорбируемого вещества в парогазовой фазе или растворе, кг/кг (инертной части); X - рабочие концентрации адсорбируемого вещества в адсорбенте, кг/кг (адсорбента).

Адсорбция в слое неподвижного адсорбента является периодическим процессом, при котором концентрация поглощаемого вещества в адсорбенте и в парогазовой фазе меняется во времени и в пространстве (рис. 4.12).

Выделим в неподвижном адсорбенте элементарный слой с площадью поперечного сечения S и высотой dz (рис. 4.12), через который движется газ со скоростью w. Газ вводит в элемент при концентрации С, а выходит при концентрации С + . Концентрация сорбируемого вещества в адсорбенте за время изменится от a до (a + ). Количество сорбируемого вещества, входящее в элемент за время , составляет

M_z = w^.C^.S^.d, (4.69)

а количество выходящего сорбируемого вещества

= . (4.70)

Рис. 4.12. Элемент неподвижного слоя адсорбента.

За время в элементе сорбируется следующее количество вещества:

dM= M_z – M_z+dz = - ^.S^.d. (4.71)

Это же количество сорбируемого вещества в элементе может быть выражено через изменения его концентраций в адсорбенте и в газовой фазе элемента за время :

dM = ^.S^.d+ . (4.72)

Общий материальный баланс по сорбируемому веществу в элементе за время без учета продольного перемешивания газового потока выражается уравнением

. (4.73)

или окончательно

. (4.74)

Равенство (4.74) называют дифференциальным уравнением материального баланса периодического процесса адсорбции в слое неподвижного адсорбента.