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»

14.4. АДСОРБЦИЯ ПАЙТИДАГИ МОДДА ЎТКАЗИШ
Адсорбция жараёнидаги модда ўтказиш икки босқичдан иборат бўлади: ташқи диффузия ва ички диффузия. Ташқи диффузиянинг тезлиги асосан жараённинг гидродинамик ҳолати билан, ички диффузиянинг тезлиги эса адсорбентнинг тузилиши ва адсорбцион системанинг физик-кимёвий хоссалари билан белгиланади.
Ташқи модда ўтишининг тезлиги қуйидаги боғлиқлик билан аниқланади:
, (14.7)
бу ерда – ютилган модданинг миқдори; τ – вақт; С – ютилаётган компонентнинг буғ-газ аралашмаси ҳажмидаги концентрацияси; С_Ю – ютилаётган компонентнинг адсорбент юзасидаги концентрацияси; β – адсорбентнинг ҳажм бирлигига нисбатан олинган модда бериш коэффициенти.
Ички модда ўтишининг тезлиги эса молекуляр диффузия тенгламаси билан ифодаланади:
, (14.8)
бу ерда D_Э – диффузиянинг эффектив коэффициенти.
Ушбу тенгламани интеграллаш учун бошланғич ва чегара шартларини ҳисобга олиш керак. Одатда жараён давомида D_Э нинг қиймати ўзгармас деб олинади.
Адсорбент донасининг ичидаги модда ўтишининг тезлиги ташқи диффузия орқали модда ўтишининг тезлигига нисбатан анчагина кам бўлади, шу сабабдан кўпинча ютилаётган модданинг адсорбент донаси юзасидаги концентрациясини адсорбтивнинг аралашма ҳажмидаги концентрациясига тенг деб олинади.
Адсорбция пайтида фазаларнинг контакт юзасини аниқлаш амалий жиҳатдан қийин бўлганлиги учун, модда ўтказишнинг асосий тенгламасидаги юза F ўрнига адсорбент иш қатламининг ҳажми V₀ дан фойдаланилади. Бундай шароитда бир фазадан иккинчи фазага ўтган модданинг миқдори М қуйидаги тенглама орқали топилади:

M = K_yvV₀ΔУ_ўpτ_м = ΔУ_ўpτ_м , (14.9)

бу ерда K_yv – модда ўтказишнинг ҳажмий коэффициенти; ΔУ_ўp – модда ўтказишнинг ўртача ҳаракатлантирувчи кучи; S – адсорбент қатлами кўндаланг кесимининг юзаси; ℓ₀ – адсорбентнинг иш қатлами (ёки адсорбентнинг модда ўтказиш зонаси); τ_м – адсорбент иш қатлами бўйича адсорбтивнинг тарқалиши (адсорбция фронти) нинг ўтиш вақти.
Модда ўтказишнинг ҳажмий коэффициенти куйидаги тенглама ёрдамида аниқланиши мумкин:
, (14.10)
бу ерда β_yv ва β_хv – буғ-газ (суюқлик) ва қаттиқ фаза бўйича ҳажмий модда бериш коэффициентлари; m – мувозанат чизиғи оғиш бурчагининг ўртача тангенси.
Адсорбция пайтидаги модда ўтказиш жараёнига ташқи ёки ички диффузиянинг таъсири ҳал қилувчи эканлигини билиш учун Био диффузион мезони қийматидан фойдаланилади. Агар Bi^/ ≥30 бўлса, ташқи диффузиянинг тезлиги жуда катта бўлиб, адсорбция жараёнининг тезлиги асосан адсорбент доналари ичидаги диффузия тезлиги билан белгиланади. Мабодо Bi^/≤0,1 бўлса, жараённинг умумий тезлиги газ (суюқлик) фазасидаги ташқи диффузия тезлиги орқали аниқланиши мумкин.
Адсорбция жуда мураккаб жараёнлардан бири бўлиб, турли шароитлар учун β_yv ва β_хv ларни ҳисоблаш учун тенгламалар ишлаб чиқилган. Тадқиқотчилар тамонидан таклиф этилган бир қатор тенгламалар қуйидаги шароитларга мос келади: ички диффузия тезлиги жуда катта; m/β_хv ни ҳисобга олмаса ҳам бўлади; К_уv≈β_уv деб олиш мумкин; газ (суюқлик) оқимининг гидродинамик режими β_уv нинг қийматига катта таъсир қилади. Бундай ҳолат учун қуйидаги ҳисоблаш тенгламаларидан фойдаланиш мумкин:
Re = 2–30 бўлганда: Nu^/ = 0,725 Re_Э^0,47 (Pr^/)^0,33 ; (14.11)
Re > 30 бўлганда: Nu^/ = 0,395 Re_Э^0,64 (Pr^/)^0,33 ; (14.12)
бу ерда Nu^/ = – ҳажмий модда бериш коэффициенти орқали ифода қилинган Нуссельт диффузион мезони; – донали қатлам учун Рейнольдс мезони; – Прандтл диффузион мезони; – донали қатлам каналларининг эквивалент диаметри; D_у – газ (суюқлик) фазасидаги диффузия коэффициенти; w₀ – газ (суюқлик) фазасининг мавҳум тезлиги; ν_у – оқимнинг кинематик қовушоқлиги; ε – адсорбент қатламидаги бўш ҳажмнинг улуши; – адсорбент қатламининг солиштирма юзаси.