ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Массообмен в кипящем слое периодического действия из "Непрерывная адсорбция паров и газов" Значительная скорость массообмена между потоком паро-газо-вой смеси и твердой фазой в кипящем слое приводит к существенному падению концентрации вещества в газе по его высоте. Поэтому массообмен в кипящем слое практически заканчивается на весьма незначительном расстоянии от газораспределительной решетки в так называемой активной зоне (под активной зоной понимается высота, на которой концентрация адсорбтива в газе снижается ниже некоторой заданной величины, например 0,01 Со). Выше этой зоны концентрация вещества в газовом потоке по высоте кипящего слоя и на выходе из него практически не отличается от равновесной при данной величине адсорбции св с (а). [c.42] Высота активной зоны существенно зависит от скорости, с которой протекает процесс массообмена. Снижение скорости адсорбции в кипящем слое периодического действия по мере отработки адсорбента приводит к растягиванию длины активной зоны и при некоторой степени насыщения адсорбента активная зона может распространиться на всю высоту кипящего слоя и концентрация вещества в газовом потоке на выходе из слоя будет превышать равновесную Св с (а). [c.42] В этом смысле имеется известная аналогия с неподвижным слоем, в котором ширина адсорбционной зоны также существенно зависит от скорости процесса массообмена. При установлении ре-н има параллельного переноса фронта адсорбции в неподвижном слое практически весь массообмен протекает также не по всей длине слоя, а лишь в пределах его работающей зоны. В некоторых же системах адсорбтив — адсорбент при определенных условиях, когда режим параллельного переноса не устанавливается в пределах длины неподвижного слоя, адсорбционная зона может также растягиваться на весь неподвижный слой и процесс массообмена будет протекать по всей длине слоя. [c.43] В то же Бремя имеются существенные различия в характере протекания процесса массообмена в неподвижном слое (при установлении режима параллельного переноса) и кипящем слое периодического действия (равновесие между газовой и твердой фазами достигается в пределах высоты слоя). В неподвижном слое адсорбционная зона неизменной ширины и формы продвигается вдоль слоя адсорбента, оставляя за собой практически полностью отработанные участки. При этом различные участки адсорбента по длине адсорбционной зоны насыщены в различной степени и, следовательно, в общем случае величина локального коэффициента массообмена Ро зависит от расположения этого участка в зоне Ро = Ро (х). [c.43] Напротив, в кипящем слое периодического действия из-за интенсивного перемешивания твердой фазы все частицы адсорбента отрабатываются в одинаковой степени и активная зона, вследствие снижения скорости процесса массообмена по мере насыщения адсорбента, будет растягиваться по высоте слоя, причем начало зоны будет все время оставаться у входа в кипящий слой. При этом величина коэффициента массопереноса ро постоянна по высоте слоя и в общем случае может изменяться во времени по мере отработки всего слоя адсорбента ро = Ро(т). [c.43] Таким образом, отличительной чертой протекания процесса массообмена в кипящем слое периодического действия по сравнению с неподвижным слоем является то, что перераспределение соотношения внешне- и внутридиффузионных сопротивлений и переход от одного характера кинетики к другому по мере отработки адсорбента осуществляются не по длине работающего слоя, как в неподвижном слое, а для всего кипящего слоя периодического действия в целом в течение процесса адсорбции. [c.43] Возрастает по сравнению с неподвижным слоем. В общем случае в зависимости от свойств заданной системы адсорбтив — адсорбент коэффициент массопереноса Ро в кипящем слое периодического действия определяется аналогично неподвижному слою как внещним массообменом, так и переносом целевого компонента внутри зерна. [c.44] При растягивании высоты активной зоны на всю высоту кипящего слоя, т. е. при /1а Н, скорость процесса насыщения адсорбента будет лимитироваться кинетическими факторами и, следовательно, для расчета такого кипящего слоя необходимо определять как величину коэффициента Ро, так и его изменение по мере насыщения слоя во времени. [c.44] Расчет величины коэффициента массообмена Ро по уравнению (2.23) может быть выполнен только при экспериментальном определении величин М, с к) и с (а) и их изменения в процессе адсорбции. [c.44] Выбор системы адсорбтив—адсорбент, вкотороп не достигалось бы равновесие между уходящим газом и твердыми частицами и движущая сила на выходе была бы достаточной для выполнения точного расчета, чрезвычайно затруднителен. Снижение высоты слоя приводит к быстрому его насыщению и проведение удовлетворительных измерений становится практически невозможным. Кроме того, довольно сложно обеспечить удовлетворительную гидродинамику низких кипящих слоев. Поэтому при определении численных значений коэффициентов массообмена Ро в стационарном кипящем слое исключительно важное значение приобретает как выбор системы а сорбгыв — адсорбент, так и подбор требуемых высот слоя, концентраций вещества в газовом потоке и его скорости. [c.45] Для получения численных значений коэффициента массообмена Ричардсон и Шекели [30] исследовали процесс адсорбции в системе активированный уголь — воздух, содержащий пары четыреххлористого углерода, при резко выпуклой изотерме адсорбции. При ограничении высоты кипящего слоя примерно до пяти диаметров частиц равновесия на выходе из слоя не достигалось и полагалось, что движущая сила достаточна для точного расчета. Предполагалось также, что твердые частицы были идеально перемешаны, а газ подавался в режиме полного вытеснения без каналообразова-ния в слое. В опытах экспериментально снимались кривые адсорбции паров ССЦ на активированном угле посредством взвешивания колонки с адсорбентом через определенные промежутки времени (рис. 2.8). [c.46] Уравнение массопередачи на малой высоте слоя йк представлялось в виде (2.22). [c.46] На рис. 2.9 построены кривые изменения выходной концентрации Св и равновесной с а) от времени, вычисленные по описанной выше методике для типичного опыта. [c.47] По уравнению (2.29) были вычислены значения коэффициентов массообмена Ро для различных величин относительного насыщения адсорбента. [c.47] Следует отметить, что отношение концентраций с/со в уравнении (2.33) сразу же внутри слоя (/г=0) меньше единицы из-за влияния перемешивания (см. рис. 2.12). Это наглядно показывает, как можно получить неточные значения действительного коэффициента массопередачи, если предположить, что газ проходит через слой в режиме полного вытеснения. [c.49] Для расчета численных значений коэффициентов массообмена с учетом влияния продольной диффузии предполагали, что критерий 8Ь имел величину 2 при Ке 1,5, а зависимость между Оэ и Ре вычисляли в пределах 0,12 Ре 1,22 и экстраполировали до Ре = 50. По экстраполированным значениям вычисляли действительные коэффициенты массообмена, которые затем использовали для расчета критерия 5Ь. В работе [30] показано, что существует хорошее соответствие расчетных зависимостей 5Ь от Ке, пересчитанных с учетом обратного перемешивания газа, с теоретическими значениями величин критерия 8Ь в области малых чисел ре. [c.49] Хсу и Молстад [31] исследовали процесс адсорбции в системе активированный уголь — азот, содержащий пары четыреххлористого углерода. [c.49] Движущая сила процесса при линейной изотерме выражалась как средняя логарифмическая. [c.50] Для упрощения расчетов в пределах коротких интервалов времени экспериментальные зависимости рв — т и вычисленные по изотерме аппроксимировались прямыми линиями. Тогда для расчета в пределах короткого интервала времени можно брать средние значения рв и р. На рис. 2.14 показаны типичные зависимости изменения рв -и р от времени. [c.50] Результаты, полученные авторами [31] по уравнению (2.35), совпадают с выводами Ричардсона и Шекели [30]. [c.50] Вернуться к основной статье