Н.С. Зефиров - Химическая энциклопедия, том 1 (1110090), страница 7
Текст из файла (страница 7)
х возрастает с увеличением К, М и О, причем при больших К (высокая скорость р-ции) и относительно невысоких х, скорость А. перестает зависеть от К н определяется гл. обр. гидродинамич. условиямн процесса. Поток в-ва в этом сл чае м.б. на!шеи по УР-нию: Уз = = 33 (1 + М 0) х „. Если х, настолько велика, что р-ция успевает пройти на йов-сти раздела фаз, то скорость А. лимнтируется скоростью переноса в газовой фазе. С ростом М увеличивается не только скорость Ао но и область значений К, в к-рой М оказывает влияние на скорость переноса. При М > 5К коэф. х м К и б'„перестает зависеть от гидродинамич. условий. Такой случай соответствует умеренно быстрым и средним скоростям необратимой р-ции при условии, что вторая (последовательнан) р-ция, где расходуется абсорбент, если она происходит, протекает мгновенно. Это наблюдается, напр., при взаимод. СОз с моноэтаноламином.
Если же промежут. в-во существует относительно долго, зависимость х ат К проходит через максимум. Достаточно полные данные для расчета мн. пром, процессов отсутствуют, однако теория позволяет во мн, случаях установить качественное и полуколичественнае влияние того или иного фактора иа скорость поглощения газа.
Аналогично можно найти дввжушую сылу (х" — х,) н коэф. массопередачн « . Из выражений (2) н (3) следует: 1 ! тр 1 — — + —— «г ))г р б* где т = (уз„, — уга)/(хг — хз)-наклон равновесной линии в интервале концентрайый от хз, Уз до хз, Уз,р. Выраженне (4) запнсано для локального коэф. массопередачн н показывает, что этот коэффициент зависит от наклона линии равыонесня. Нанб.
удобно рассчитывать коэф. массопередачн по ур-нню (4) в случаях, когда наклон равновесной лнннн остается почтя постоянным в рабочем ннтервале коыцентрацнй. Прн искривленной линии равновесна необходнмо учитывать зависимость зи от концентрации. А. осуществляют в массообменных аппаратах, наз. абсорберамн,-тарельчатых, насадочных (устаревшее названые-окру бберы), пленочных, роторно-пленочных н распылнтельных.
Схема материальных потоков в абсорбере представлена на рнс. 3. Связь между ковцентрацнямн поглощаемого компонента в газе у, н в жидкости в любом горизонтальном сечении аппарата йаходят нз ур.ння матернального баланса(т. наз. ур-нне рабочей лнннн) В общем случае это урные имеет внд: (4) /л/ха+ х24/. = 60У2+ У246, где б н 6-расходы жидкости н газа. Когда объемы фаз в ходе А. изменяются незначятельно, рабочая линия -прямак: у2 у2 н (с/6)(х2 и х2). Здесь индексом «н» обозначается ннж. сечение протнвоточного абсорбера нлн десорбера. Существенное влияние на ход рабочей н равновесной !уа = /(ха)] лнннй могут оказать тепловые эффекты А. Ход рабочей линии может сильно зависеть от ннтеыснвностн нспарения р-рнтеля (особенно прн десорбцнн), Еслн А.
сопровождается значит. выделением теплотьц а кол-во абсорбнрованного в-ва достаточно вечнко, р-рнтель может сильно нагреваться прн прохождении через колонну. Примеры— осушка воздуха с помощью конц. Н230, раствореяне НС! в воде прн получении конц. соляной к-ты. Температурный 9 2 Хнмнч зин„т. г Коэф. Ускоренна А. могут быть достаточно велики.
Так, в случае поглощения СО, в насадочной колонне прн одынаковых нагрузках по фазам, т-ре н давлении, используя 2 н. водный р.р КОН (15% К содержится в рре в виде карбоната), можно получить х 76 по сравыенню с фнз. А. СО2 водой. Ггшотетич. идеальный р-рнтель, не обладающий сопротнвленнем переносу в жидкой фазе н имеющий бесконечно большую реакц. способность, обеспечнл бы н 430.
Увеличение ()н н б,„' (нногда в песк. раз) может пронсходить под влняннем поверхностной конвекцнн, вызываемой локальными граднеытамн поверхностного натяження, к-рые возынкают в ряде случаев в результате массоотдачн, особенно прн одноврем протеканнн р-цнй (напр„прн А.
СО2 водыымн р-рамн моноэтаноламнна). Это необходимо учитывать прн подборе новых хемосорбентов. Значенне х, если р.цня приводит к возннкновенню поверхностной конвекцнн, следует определять на основе коэф. массоотдачн прн фнз. Ач найденного в условиях воздействия на процесс конвектнвных мнкропотоков вблизи граныцы раздела фаз. Прн расчете скорости А. часто используют коэф. массо- передачи, определяемые по гнпотетнч. поверхностным составам н, слеловательно, по гнпотетнч. движущим силам. Обычно принимают, что коэф, массопередачн отнесенный к концентрации в газе, «„(кмоль/(мз МПа с)] обусловлен двнжушей силой (у, — у21 где уз-молярная доля поглощаемого компонента в газе, к-рая отвечает равновесню с жидкостью, нмеющей средний объемный состав хг; уз-средннй объемный состав газа в данном сечении аппарата Тогда получим: Н = «г р(уг — Уз) (3) АБСОРБЦИЯ 17 гмкгл У2л У2 ° Уга а з,, С,.уг ° г игл С Сс у2 Ее,лг ° УХ У2Л 0 гг С.,уг ° г.
Ггл 6 рнс. 3. Скема материальньа потакая а абсорбере н кап рабочей и рааномсиой линий га-прн протнаотоке, б-при прямотокег: ав-рабочм линия, ОГ-рааномснак линна; *, Ь, Ь и Ь вЂ” каннушая сила оюза а газоаой фам а мрк. н пин, сеченная 'абсомера н а газоаой и пипкой базак на ступени. режнм абсорбера, от к-рого зависят рзвновесное давление поглощаемого компонента, т.е.
движущая сила процесса, фнз.-хнм. св-ва системы н ход рабочей линии рассчитывают по ур.нню теплового баланса абсорбера Прн отсутствии внеш. подвода нлн отвода теплоты, прн одинаковых т-рах газа н жидкости н без учета испарения н кондеысацнн абсорбента н теплот растворения др. газов нзмененне т-ры абсорбента в любом сеченнн абсорбера составляет: /ЬТ= — АНзбхг/Ср, где Ср — теплоемкость р-ра, лхз-язмененые коыцеытрйцйи газа в рассматтгваемом сеченнн.
Обычно принимают, что т-ра жцдкостн на межфазной граннце н в объеме одинаковая. Поскольку нанб. концентрацня растворенного газа н соотв. нанб. тепловыделение наблюдаются вблнзн пов-стя коытакта фаз, т-ра межфазной пов-стн, определяющая истинное равновесне, часто существенно отлнчается от т-ры объема жидкости. Методы учета этого явлення разрабатываются. Чтобы вычислить пов-стъ массообмена Г, необходнмую для обеспечения желаемого изменения состава газа в абсорбере, можно ысззользовать локальные значения скорости массопередачн (см. ур-нне (3)] совместно с ур.пнем матернального баланса по абсорбнруемому компоненту. Прн постоянстве коэф.
массопере(гачя по высоте аппарата: 6 ~~аз «г Рубц гле 6-мольная массовая скорость газа, кмольз(м с); уйм = ((1 — уз) — П вЂ” уз)]/)а Й! — уз)/(1 — уз)] '* Н,л — общее число единиц переноса в газовой фазе: Увм "У „„, (1 — у)(у — у') Этот важный параметр зависит только от технол.
режима процесса, определяется положеннем рабочей н равновесной лнннй н показывает, как влияет движущая сила абсорбцнн на высоту аппарата. Число единиц переноса, а следовательно, н высота абсорбера бесконечно велики, если абсорбер работает прн мнынм. кол-ве цнркулнруюшего абсорбенга, 10 $8 АБСОРБЦИЯ когда Ьу -тб. При увеличении Луа габариты аппарата уменьшаются, но возрастают расход энергии н степень растворения плохо растворимых компонентов газовой смеси, что приводит либо к их потере и загрязнению извлекаемого газа, либо к пополнит.
затратам на разделение растворенных газов. При расчете абсорберов, особенно тарельчатых, часто используют понятие эффективности ступени, или степени приближения к равновесию т!. Эту величину можно определить как отношение фактически реализованного изменения состава к изменению, к-рос произошло бы при достижении равновесия: ц = (уал уьв)/гчуал уг,в(хьв)3 где индексом «в» обозначается верх.
сечеыие противоточного аппарата Во мн. типах ступенчатых контактных устройств достигнута ц !. Это означает, что при мат. анализе таких устройств правомерно использовать понятие о равновесной ступени, Рассчитав число теоретич. тарелок и зная эффективность ступени т), можно определить число реальных ступеней, необходимых для обеспечения заданной степени разделеишь Основы технологии абсорбцшаиых процессов. А, часто осуществляют в виде абсорбциоиыо-десорбциоииого цикла (циклич. процесс), однако стадия десорбции может отсутствовать, если в результате А. получают готовый продукт или регенерация поглотителя ыевозможна (разомхнутый процесс). На рис. 4 приведена одна из простейших схем аб- Очааеннна тат Зравесь, раеашенкаа вой смеси.
При хим. А. характер изменения р-римости газа с ростом его парциального давления сильно зависнт от константы равновесия р-ции и степени превращения абсор бента. В результате при увеличении концентрации извлекаемого газа кол-во циркулирующего абсорбента возрастает. Физ. Ав как правило, наиб. эффективна при грубой очистке от больших кол-в газа под давлением.
Хим. А, чаше всего применяют при извлечеыии малых кол-в примесей и при тонкой очистке; при этом обычно существенно выше селективносгь абсорбента, ниже кол-во циркулирующего р-ра вследствие большой поглотит. способности, меньше расход электроэнергии, но выше расход теплоты. Режым абсорбции. Пра расчете А. обычно задают параметры очнщаемого газа (давлеыие, т-ру, состав) н предъявляют требования к очищенному газу. Необходимый для осуществления А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
