logo
Pidrychnuk

9.2. Принцип конденсаційного очищення

При охолодженні багатокомпонентної газової суміші, що містить звичайні гази, що не конденсуються, охолодження суміші спочатку відбувається за рахунок конвекції, а тепловміст передавальної поверхні (стінка труби в поверхневому конденсаторі або крапля чи плівка холодагенту при безпосередньому контакті) зменшується до тих пір, поки газова фаза не насичується одним або декількома з її конденсованих компонентів. При додатковому охолодженні конденсовані гази дифундують до теплопередаючої поверхні, де відбувається їх конденсація з виділенням прихованої теплоти. Початкова точка роси або температура насичення для кожного компоненту може бути визначена з кривої залежності температури від тиску пари для даного компоненту при відомій величині його мольної частки в парі:

,

де yA − мольна частка компоненту А в парі;

Р − сумарний абсолютний тиск газу;

(pA)п − парціальний тиск компоненту А в парі.

Компонент А починає конденсуватися, коли температура газу знижується до температури, при якій компонент А має тиск пари (рА)=(рА)п.

Після початку конденсації температура газу знижуватиметься тільки у міру відведення відповідної кількості тепла і прихованої теплоти, внаслідок чого в процесі зниження температури газ залишатиметься насиченим компонентом А.

Оскільки пари речовини А повинні дифундувати до теплопередаючої поверхні, процес контролюється тепло- і масопереносом. У системі, що містить інші компоненти (В, С і так далі), що конденсуються, кожен з цих компонентів почне конденсуватися тоді, коли газ стане насичений цим компонентом, і для нього виконуватиметься співвідношення парціального тиску, аналогічне (рА)=(рА)п.

Для визначення температури, до якої потрібно охолодити газ, щоб досягти після обробки необхідного вмісту компоненту А, використовуються наступні рівняння:

;

де (νА)г − допустима об’ємна частка компоненту А в газових викидах;

(уА)г − допустима мольна частка компоненту А у викидах;

Р − абсолютний парціальний тиск газу;

(pA)г − допустимий тиск пари компонента A.

Необхідна температура газу є температурою, при якій тиск пари компоненту А рівно величині (pA)г на кривій тиску пари. У присутності декількох компонентів уловлювання здійснюється по компоненту, що вимагає найбільш низької температури.