Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 116
Текст из файла (страница 116)
кг иягртлога газа Расчет Адсоввевов ХЗ. АДСОРВЦИЯ Расчет адсорберов унан унан у унан р»а» Цн г, бс 2,2' Ус Р ~н»с » нас рна 225 При небольших концентрациях поглощаемого вещества в газе плотность нарогазовой смеси обычно принимают (приближенна) равной плотности чистого газа [Х1-5]. ЗУ. Соотношение основных величин в уравнении (Х1-24): К,',„б с„ (Х1-25) КУ» где р — плотность инертного газа, «з(м», (Збычно у коэффициентов массопередачи индексы с и у отсутствуют; по. этому, применяя расчетные формулы, следует особое внимание уделять разl мерности Ку Подробнее см.
[0-3, Х1-2, Х1-9, Х1-14]. Адсонвевы певноднческого денствня с непОдаижным слоем АдсОРБентА 38. В периодическом процессе адсорбции с неподвижным слоем происходит изменение концентраций ва времени н по высоте слоя как в твердой, так и в парогазовой фазе. рн»» Рис. Х1-5. Схема процесса и полн концентраций в неподвижном слое адсорбеита. Схема процесса и поля концентраций в неподвижном слое адсарбента показаны на рис. Х1-5. На этом рисунке: У,» — концентрация поглощаемого вещества в газе, поступающем на адсорбцию, кг лещестеа(кг инертного газа; У,— минимальная концентрация вещества в парогазовой смеси, которую еше можно определить анализом, кг вещества(кг ин»ргного газа: Й, — концентрация вещества е слое адсорбепта, соответствующая У„кг вещества(хг идсорбенга; 2' — концентраиня адсорбеита, равновесная с составом поступающего на адсорбпию газа У»»», кг вещесг»а(кг адсорбенга; 2»дс — концеитрапия вась~щекин адсорбеита, близкая к равновесной концентрации 2», кг вещлсгва(кг адсорбенгщ 1 Н вЂ” скорость перемещения фреита равиьш концентраций, м(сек; К вЂ” — козф(( фипиент поглотительного действия слоя, сек(ль При работе по схеме, приведенной на рис.
Х1-5, газовая сыесь с концентраиией У „ подается в нижнее входное сечение слоя и†а. Перед пуском в адсорбере находится адсорбент с концентрацией Х< Ус. Через промежуток времени т~ концентрация адсорбента во входном сечении слоя а — а становится равной Хь а на высоте слоя Н, достигает величины Е„ При этом концентрация газа изменяетсн с У»а» до У».
Время от начааа процесса адсорбции до момента, когда во входном сечении слоя и†а концентрация станет равной Х„„, обозначают через т» , При этом концентрации газа У, и адсорбента 2» достигаются на высоте слоя Н»а». (1о момента т»„, проискодит непрерывное изменение кривых 2 ((Н) и У =((Н). В момент т „ в слое образуется практически полностью сформированный фронт равных концентраций, который при увеличении времени адсорбцин перемешается с постоянной скоростью вдоль слоя.
В каждый данный момент времени работать будет только слой, заключенный между сечениями с концентрациями 2» и 2 „. Так, например, в момент тз адсорбировать будет только слаб Нз — Нт; слой Нт будет отработанным, а слой Н вЂ” Нз еще не будет работать.
39. Процесс периодической адсорбции с неподвижным слоем вдсорбента разделяется на два вериода: 1) период уменьшающейся скорос45 перемещения фронта равньж концентраций соответствующих Х; Рис. Х1-6. Зависимость времени адсорбцин г от вы- соты слоя адсорбентз Н. 2) период постоянной скорости перемещения франта равных концентраций, соответствующих лс (период параллельного перемещения сформировавшейся кривой распределения концентраций); этот период начинается с момента т „.
40. Зависимость времени адсорбцнн т от высоты слоя адсорбента Н представлена на рис. Х1-6. РАСЧЕТ АДСОРБЕРОВ ХГ. АДСОРБЦМЯ (Х1-31) или ~, О,ээ олч г,ы чг с(в (Х1-ззу К /рвхвэс Сг! нач Х вес рв Г твес = е (Х1-29) у с(У вЂ” = Ы Свес (Х1-347 прямой, проходящей через прямой равен отношению составами Усев н !с (илн Для Н>Н„,е время поглотительного действия слоя приближенно определяется по формуле' с = т,яс+ К (Н вЂ” Нвес) (Х1-26) вли тявс (Х(-27) тввс = КНквс тиас В формулах (Х1-26) и (Х1-27): т — время работы слоя в динамических условиях от начала процесса алсорбции до момента проскока, т, е.
до момента, когда эз слоем адсорбента (сечение Ь вЂ” в) появится уланливаемое вещество, сек; т „ — время формирования фронта равных концентраций, сек; Нв„,— яысота работающего слоя в момент тв„, и. Первый вариант расчета 41. Продолжительность работы слоя заданной высоты Н (прн заданной пэотерме адсорбции) можно рассчитать по фбрмуле (Х1-26) (0-2). 42. Коэффициент поглотительиого действия слон К представляет собой время насыщения слоя адсорбента высотой ! м и определяется иэ уравнения материального баланса:. сек (Х1-28) лг где/ — — плошадь полного сечения адсорбера, мт; С,— расход инертного Юг газа, кг/сек; р — насыпная плотность адсорбеита, кг/ме; авве — концентрация насыщенного адсорбента, кг эещеггаа/кг адсорбелга; У„с †концентрац поглощаемого вещества в газе, поступающем на адсорбцию, кг вещества/кг илергкого газа; ге„— скорость газовой смеси, о~песенная к полному сечению адсорбера, и/сек (обычно 0,03 —:0,25); Уев — расход парогазовой смеси, м'/сек.
43. Время тве„в течение которого насыщается входное сечение слоя а — а (или продолжительность первого периода адсорбции): е где Км — козффицнент массопередачн, кг/(мз сек). г Значение Кн можно определить по формуле (Х1-33) с учетом формулы (Х1-25). Интеграл в формуле (Х1-29) определяется графическсс Для этого принимают ряд значений Х вЂ” от Ж до Хвее. Длв каждого значения 2 по изотерме адсорб. 1 пии находят У* и вычисляют Увес — У", а затем — / 1 1 В координатах Х вЂ” -~ /! строит кривую зависимости ~ у„„— уь/' Гш„— У. =/(2). Плошаль, ограниченная этой кривой н осью абсцисс, и определит в .соответствующем масштабе величину искомого интеграла !0-2). 44. Высота работающего слоя адсорбента Н „в момент т„,г Неес где л — число единиц переноса; А †.высота единицы. переноса,м.
45. Высота единицы переноса: Ь в —,м Сг /,КР е где С„ — массовый расход инертного газа, кг/сек; Кгг — козффицнеит массопередачи, кг/(мэ сек); /ев — плошадь поперечного сечения слоя. мз. 46. Для приближенных расчетов коэффициента массопередачи при поглощении паров активированным углем в стационарном слое адсорбента (при )(с<40) применяют следующую формулу [0-1, 0-3, 0-4, Х1-5, Х1-16): К1' 1,6 йецзч (х)-за г э Кус!в . с(вюг, г где К!' = †; Йе = — ! Кгг — коэффициент массопередачн, 1/сек; (7- тг коэффициент молекулярной диффузии прн температуре процесса, мз/сек; м„— скорость парогазовой смеси, отнесенная к полному сечению адсорбера, .е/сек; т„— кинематический коэффициент вязкости газа, и*/сек; с(е — средний диаметр зерен адсорбеитз,м. Уравнения для определения коэффициента массопередачн, полученные прн исследовании массопередачи от зерен нафталина к потоку воздуха см.
(Х1-2, Х1-9). 47. Для определения числа единиц переноса л в момент т, иа диаграмму У вЂ” 3 наносятся изотерма адсорбции и рабочая линия (рнс. Х1-7). Х ХД 2;г, зг'г 2 Йсмс Рис. Х1-7. К расчету числа единиц переноса (формула (Х1 35)). Уравнение рабочей линии для момента т„, можно записать тзк: Это выражение представляет собой уравнение начало координат, Тангенс угла наклона этой Усев/Хвее.
Ве рабочий участок находится между Мсжду Уе и Твее), насчет лдсоэвеэов (Х1-35) (Х1-36) тоз = т+ т, + т, Второй вариант расчета гоезвоо хг-г =0,01 йецтзГЕш 1 (Х1-37) у вов При йе С„'~'Гг' 4 > 0„351: 'у нов у ввч гу вон у вач ад (Х! 38) 0,2 О,З 0,4 0,5 0,6 0,63 0,42 0,23 0,07 — 0,10 0,7 0,8 0,9 0,005 0,01 О,ОЗ :0,05 0,1 1,84 1,67 1,35 1,19 0,94 Третий вариант расчета 728 Хг. ддсоэвцня Далее методом графического интегрирования (стр. 726) находит интеграл: ввс По найдекным значениям л [формула (Х1-35)) и Ь [формула (Х1-31)) определяют Н„„(формула (Х1-30)).
После вычисления К, твоо и Но», определяют т [формула (Х1-26)), 48. Общая продолжительность периодического цикла тоз, включает время здсорбции т, время десорбции тд и время сушки т,: Обычно значения тд и т» устайавливают опытным путем. 49. Продолжительность процесса адсорбции можно определить па динамической активности. Динамическую активиосп адсорбеита од находят по следующим уравнениям [Х1-!О, Х1-13). ПРи йе СодвчГГ < 0,351: гзг/3в .
/Ув . В втих формулах: йе = — ! Г1 = — ', Св,о — начальнаи концентрачг ция адсорбнруемого вещества в газовой смеси, объемн. ом; а,— равновесная статическая активность (берется па изотерме адсорбции); ад — динамическая ЗКтнниаетгл Юг — СКОРОСТЬ ПаРОГазанай СМЕСИ, ОтИЕСЕИНаЯ К ПОЛНОМУ СЕЧЕНИЮ адсорбента,м/гех; Юв — диаметр адсарбера,м; 4~в †кинематическ коэффициент вязкости парогазовой смеси, мв/сгх; Н вЂ” высота слоя адсорбеита, м. Анализ эиспернмеитальных данных показал, что динамическая активность ие зависит от грануляции адсорбента в пределах отношения диаметра зерна к диаметру аппарата 0,04 — 0,16, 80. Продолжительность процесса адсорбции может быть определена путем решения трех уравнений: уравнения баланса поглощенного вещества, уравнения кинетики айсорбции и уравнения иэотермы адсорбции.
Решение этой системы уравнений найдено для случав маномалекулярнай адсорбции. к которой применимо уравнение Лэигмюра, Иэотерма адсорбции для данного решения делится иа три области (рис. Х1-8), причем для каждой области получена своя расчетная формула [0-1„ Х1-5, Х1-10). я. Для первой области (допуская линейрую зависимость между концентрапвей газа и количеством поглощенного вещества н, следовательно, принимая. что изотерма адсорбции приближенно отвечает закону Генри) продолжительность алсорбции т определяется из следующей зависимости: С 1 гх )гт = ~/г )/Й вЂ” 5 1/ юг си ввч Км гввч К с (Х1-39) где ю„— скорость парогазовой смеси, отнесенная к полному сечению адсорбера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
