D-1 Maddələr mübadiləsi prosesləri əsas anlayışlar və təyinatlar

D-1

8.Maddələr mübadiləsi prosesləri əsas anlayışlar və təyinatlar

8.1. Maddələr mübadiləsi prosesləri

Maddələr mübadiləsi proseslərinin təsnifatı

Maddələr mübadiləsi prosesləri bir və yaxud bir neçə fərqli maddələrin hər hansı bir komponentinin bir fazadan digər fazaya keçməsi ilə xarakterizə olunur. Bu proseslərin getmə sürəti maddəvermə və maddəötürmə qanunları əsasında öyrənilir. Bu proseslərin ümumi cəhətləri ondan ibarətdir ki, neft kimya sənayesində maye qarışıqları halında alınan məhsulları texniki komponentlərini ayırmaq üçün tətbiq olunur. Maddələr mübadiləsi prosesləri sənaye texnologiyası uğurlarının əsas hissəsini təşkil edirlər bu texnoloji qurğulara nəzər yetirdikdə onlarda aşağıdakı maddələr mübadiləsi proseslərinin olduğunu görmək olur.

1. 
   Distillə və rektifikasiya proseslərinin maye qarışıqlarından paylanan komponenti fraksiya halında ayırmaq üçün distillə proseslərində həmin maye qarışılğının tərkibindəki komponenti texniki təmiz komponentlərinə ayırmaq üçün isə distillə prosesinin mürəkkəb növü olan rektifikasiya prosesindən istifadə olunur. Bu proseslər nəticəsində paylanan komponent maye fazada buxar fazaya və eləcədə buxar fazadan maye fazaya keçmış olur.
   
2. 
   Absorbsiya – desorbsiya prosesləri. Qaz qarışığının tələb olunan komponentlərini seçici həll edən maye absorbent vasitəsilə qaz sistemlərini ayıran əsas axınlı difuziya prosesinə absorbsiya deyilir. Absorbsiya prosesi zamanı ayrılacaq komponent qaz fazadan maye fazaya keçir. Maye faza absorbentdə həll olunmuş qaz sistemi komponentlərinin ayrılması prosesinə desorbsiya deyilir. Absorbsiya və desorbsiya proseslərində iki faza – qaz və maye fazası iştirak edir. Belə ki, birinci prosesdə paylanan komponent qaz fazadan maye fazaya keçir. Desorbsiya prosesi zamanı isə əksinə maye fazadan qaz fazasına keçir.
   
3. 
   Ekstraksiya prosesi. Bərk və maye fazazları seçici (selektiv) təsirli həlledici ilə emal edib həmin fazadan bu və başqa komponentlərin tamamilə və ya qismən ayrılması prosesinə ekstraksiya prosesi deyilir. Ekstraksiya zamanı faza üçün onun paylanan komponentini yaxşı həll edən başqa komponentini qətiyyən həll etməyən həlledici seçilir və komponent bir maye fazadan digər maye fazaya keçir.
   
4. 
   Adsorbsiya – desorbsiya prosesləri. Qazları, buxarların və ya mayelərin qarışıqlarından tələb olunan ( paylanan) komponentin səthi aktiv bərk maddələrin səthində udularaq ayrılması prosesləri ilə xarakterizə olunur. Adsorbsiya zamanı komponent qaz (buxar) yaxud maye fazadan bərk fazaya keçir. Adsorbsiya prosesinin əksinə gedən prosesə desorbsiya deyilir. Desorbsiya zamanı ayrılan komponent bərk fazadan qaz (buxar) yaxud maye fazaya keçmiş olur.
   
5. 
   Kristallaşma prosesi. Doymuş məhlullarda həll olan maddənin tərkibində olan həlledicini buxarlandıraraq kristallaşma prosesi deyilir. Proses nəticəsində komponent maye fazadan bərk fazaya keçir, kristallaşma və əzaçılıq sənayesində tətbiq olunur.
   
6. 
   Qurutma prosesi. Nəm halda bərk maddələri qurutmaq üçün sənayedə tətbiq olunur. Bu zaman nəm maye fazadan buxar fazaya keçir. Göründüyü kimi maddələr mübadiləsi ilə gedən proseslər qarıçıq halda olan məhlulları ayırmaq üçün tətbiq olunurlar və onların normal gedişini təmin etmək mümkündür. Ona görə də maddələr mübadiləsi iki fazanın iştirakı ilə aparılır. Bir fazadan digər fazaya keçən komponentə paylanan komponent və fazadan fazaya yaxaud cüzi miqdarada keçən komponentə daşıyıcı deyilir. Maddələr mübadiləsi prosesləri əks axınlı aparatda aparıldığından anlar difuziyya prosesləri adlanır. Maddələr mübadiləsi prosesləri o vaxtadək gedirlər ki, sistemdə trazlıq halı yaransın. Bu proseslərdə tarazlığın yaranmasını aşağıdakı kimi izah etmək olur.
   

Fərz edək ki, M maddəsi əvvəlcə qaz G fazasında idi L maye fazası ilə görüşdükdə proses başlanır və M komponenti G fazasından L fazasına keçir G L. Başlanğıcda M komponentinin G qaz fazasında qatılığı yüksək olduğundan keçid yalnız G → L -ə doğru istiqamətdə olacaq və müddət keçdikdən sonra M komponentinin L fazadakı qatılığı artacaq, əks istiqamətdə keçid ( G L) başlanacaqdır. Bu zaman M komponentinin fazalardakı qatılıqlarınadan asılı olaraq G L-ə doğru istiqamətdə keçid getdikcə zəifləyəcək, yenidən L fazadan G – yə doğru istiqamətdə keçid getdikcə sürətlənəcək. Nəhayət elə an yaranacaqdır həmin anda hər iki istiqamətdə keçidin sürəti bərabərləşəcək, nəticədə vahid zamanda ( _) bir fazadan digər fazaya keçən M komponentinin miqdarı sabit qalacaqdır və və bu hala prosesin tarazlıq halı deyilir. Buna uyğun gələn parametrlərə tarazlıq kəmiyyətləri deyilir.

P^* - tarazlıq təzyiqi; MPa ;

t^* -tarazlıq temperaturu; ⁰S ;

y^* və _^*paylanan komponentin qaz (buxar) və maye fazadakı tarazlıq qatılıqlarıdır.

Maddələr mübadiləsi proseslərinin getmə sürəti fazaların görüşmə səthindən və prosesdə yaranan hərəkətverici qüvvədən asılıdır. Bu hərəkətverici qüvvə və görüşmə səthi nə qədər yüksək olarsa, proses bir o qədər sürətlə gedər.

Maddələr mübadiləsi proseslərinin hərəkətverici qüvvəsi paylanan komponentlərin fazalardakı qatılıqlar fərqindən ibarətdir. Komponentin fazadan fazaya keçmə istiqaməti aşağıdakı kimi izah edilir. Paylanan komponent həmişə qatılığı tarazlıq qatılığından yüksək olan fazadan, qatılığı tarazlıq qatılığından aşağı olan fazaya keçmiş olur.

8.2 Fazalar tərkibinin hesablanma üsulları

Maddələr mübadiləsi proseslərini öyrənmək üçün prosesdə iştirak edən fazaların xassələrini bilmək lazımdır.

Fazaların xassələri isə fazanı təşkil edən konponentlərin xassələrindən asılıdır. Ona görə də fazaların xassələrini öyrənmək üçün bu fazalarıln tərkiblərini bilmək lazımdır. Fazaların tərkibi dedikdə oradakı komponentlərin adları və bu komponentlərin fazadakı qatılıqları nəzərdə tutulur. Kimya texnologiyasında fazaların tərkiblərini əsasən aşagıdakı üsullarla hesablamaq olur.
8.2.1 Kütlə payları və kütlə faizləri ilə hesabı

Fərz edək ki, bizə _kq faza qarışığı verilmişdir. Bu faza n sayda komponentlərin ( A,B,C,..., n) qarışığından ibarətdir. Fazadakı komponentin ayr- ayrılıqda kütlələrini _A ,_B, _C,..., _n kq gecən fazanın kütlə payı ilə tərkibini asanlıqla təyin etmək olar.

Fazanın kütlə payı ilə tərkibi dedikdə ayrı-ayrı komponentlərin kütlələrinin fazanın ümumi kütləsinə olan nisbəti nəzərdə tutulur. Onda verilmiş fazanın kütlə payları aşağıdakı kimi olar.

_ = <sub>

</sub> = _ ( 8.1)

_ =_

............

_n = _

Beləliklə _{ }= 1,0

Bu o deməkdir ki, faza (sistem) vahiddir, hər bir komponentin bu fazada müəyyən qədər payı vardır. Fazanın kütlə payı ilə tərkibi 0_1 həddində dəyişir.

Fazanın tərkibini kütlə faizləri ilə hesablamaq üçün kütlə paylarını 100-ə vumaq lazımdır.

_ = _ 100% ( kütlə )

_ = _ 100% ( kütlə )

_ =_ 100% ( kütlə )

...................................

_ = _ 100% ( kütlə )

Belə ki, _{ }= 100 % ( kütlə )

Fazanın kütlə faizləri 0 _100 arasında dəyişir.