Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

14.3. АДСОРБЦИЯ ПАЙТИДАГИ МУВОЗАНАТ
Адсорбция пайтидаги мувозанат адсорбентнинг масса ёки ҳажм бирлигида ютилган модда миқдорининг ҳарорат ҳамда ютилиши лозим бўлган модданинг буғ-газ аралашмасидаги (ёки эритмадаги) концентрациясидан боғлиқлиги билан белгиланади.
Адсорбциядаги мувозанат концентрациялари ўртасидаги боғлиқлик қуйидагича ифода қилинади:
= . (14.1)
Агар ҳарорат ўзгармас бўлса:
= , (14.2)
бу ерда – газ ёки суюқлик фазасидаги адсорбтивнинг концентрацияси билан мувозанатда бўлган ютилаётган компонентнинг адсорбентдаги нисбий массавий улуши, кг адсорбтив/кг адсорбент; – газ ёки суюқлик фазасидаги адсорбтивнинг нисбий массавий улуши, кг адсорбтив/кг газ ёки суюқлик фазасининг ташувчиси.
Адсорбтивнинг таркиби ни унинг буғ-газ аралашмасидаги парциал босими (Р, Па) орқали ифодалаш мумкин:
= . (14.3)
Умуман олганда = ва = боғлиқликлар адсорбция пайтидаги мувозанат чизиқларини ёки адсорбция изотермаларини ифода қилади. Адсорбция изотермалари ғоваксимон қаттиқ жисмларнинг адсорбцион хоссаларини белгилайдиган муҳим катталиклар ҳисобланади. Изотерманинг аниқ шакли адсорбент ва ютилаётган модданинг хоссаларига ва улар ўртасидаги ўзаро таъсир қилиш кучларига боғлиқ бўлади. нинг қиймати адсорбция катталиги (кг/м³) билан, нинг қиймати эса буғ-газ аралашмасидаги парциал босим билан алмаштирилиши мумкин.
14.1-расмда адсорбция изотермаларининг турлари кўрсатилган. Микроғовакли адсорбентлар учун I тур тўғри келади. II ва IV турдаги изотермаларнинг бошланғич қисмидаги бўртиб чиққан жойлар адсорбентларда макроғоваклардан ташқари қисман микроғоваклар ҳам борлигини кўрсатади. III ва V турдаги изотермаларнинг бошланғич қисмидаги ботиқ жойлар адсорбат ва адсорбент молекулалари ўртасидаги ўзаро таъсир кучлари адсорбат молекулаларининг оралиғидаги ўзаро таъсир кучларидан кам эканлигини ифода қилади. III ва V турдаги изотермалар кам учрайди.



14.1-расм. Адсорбция изотермаларининг турлари(I-Y):
а-адсорбция катталиги(ютилган модданинг миқдори), кг/м³; Р-адсорбат буғининг парциал босими, Па; Р_s-адсорбат тўйинган буғининг парциал босими, Па.
Агар адсорбция изотермасини бошқа кўринишда – –P координаталарида ифода қилинса (14.2-расм), эгри чизиқнинг бошланғич қисмида (босим қийматлари кичкина бўлганда) Р ва Х ларнинг ўртасида





14.2-расм. Адсорбция изотермаси.

т ахминан тўғри мутаносиблик бор, охирги қисмида эса эгри чизиқ асимптотик ҳолатда адсорбтивнинг қаттиқ фазадаги чегара концентрацияси Х_∞ га интилади. Эгри чизиқнинг ўрта қисми Фрейндлихнинг эмпирик тенгламаси орқали ифодаланади:

Р=К ёки , (14.4)
бу ерда К ва n – тажриба йўли билан топиладиган доимийликлар.
Фрейндлих тенгламасидан амалий ҳисоблашларда фойдаланиш мумкин.
Физик адсорбция жараёни Фрейдлих тенгламасига нисбатан Ленгмюр тенгламаси орқали яхшироқ ифода қилинади:
, (14.5)

бу ерда b – ҳароратга боғлиқ ва тажриба йўли билан топиладиган коэффицент.

(14.5) тенглама орқали фақат I турдаги изотермага тўғри келган тажриба натижаларини қониқарли ифодалаш мумкин. Бироқ, ушбу тенгламанинг чекланишига қарамасдан, ундан кўпинча адсорбция кинетикасини тахминий ҳисоблашлар учун фойдаланилади. Адсорбция механизмини тушунтириш учун бир қатор назариялар таклиф қилинган: мономолекулали адсорбция; кўпмолекулали адсорбция; микроғовакли ҳажмий тўлдириш ва ҳоказо.
Адсорбция жараёнининг моддий баланси унинг даврий ёки узлуксиз режимда олиб борилишига қараб тузилади. Одатда жараён узлуксиз равишда олиб борилганда қарама-қарши оқимлардан фойдаланилади. Бундай жараён учун моддий баланс тенгламаси қуйидагича ифода қилинади:
, (14.6)
бу ерда L – адсорбентнинг сарфи; G – ташувчи газнинг сарфи; ва – ютилаётган модданинг адсорбентдаги бошланғич ва охирги таркиби; С₀ – ютилаётган модданинг адсорбция пайтида чиқиб кетаётган газлардаги ўртача таркиби; – адсорбтивнинг ташувчи газдаги таркиби.
Адсорбция жараёни иссиқлик ажралиши билан боради. Ажралиб чиққан иссиқлик системадаги ҳароратнинг кўтарилишига олиб келади, бу ҳолат адсорбентнинг фаоллигини сусайтиради. Шу сабабдан саноат миқёсида адсорбция жараёни амалга оширилганда ажралиб чиққан иссиқликни сарфлайдиган ускуналардан фойдаланилади.