ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Скорость адсорбции из "Основные процессы и аппараты Изд10" Характер протекания процесса адсорбции во времени зависит от того, проводится процесс периодически или непрерывно. Деление промышленных процессов адсорбции на периодические и непрерывные связано, главным образом, с состоянием слоя адсорбента — является он соответственно неподвижным или движущимся. [c.568] Процессы адсорбции не отличаются по механизму от других процессов массопередачи с участием твердой фазы и следуют одинаковым с ними общим закономерностям. Однако периодические процессы адсорбции характеризуются специфическими особенностями и поэтому будут описаны ниже применительно к адсорбции в неподвижном слое адсорбента. [c.568] Рассмотрим случай, когда в слой адсорбента, не содержащий адсорбтива, непрерывно поступает и движется с идеальным вытеснением поток с некоторой начальной концентрацией поглощаемого вещества. Через некоторый промежуток времени на лобовом, или фронтальном, участке слоя адсорбента вследствие резкого падения движущей силы поглощение адсорбтива практически прекращается и поток проскакивает через этот участок без изменения концентрации, а зона поглощения перемещается в последующие за лобовым участки. [c.568] Если бы скорость поглощения была бесконечно большой, то адсорбция в последующих слоях происходила бы только после полного насыщения предыдущих. Однако скорость массопередачи конечна и распределение адсорбтива по высоте слоя происходит плавно, с образованием так называемого фронта адсорбции. Изменение фронта адсорбции во времени схематично показано на рис. ХУ1-2, где приведены кривые распределения относительной концентрации У адсорбтива в газе (или ра,створе) по длине I неподвижного слоя адсорбента, причем Хх Тг Тз. . .. . . т,, где т,. — время, протекшее от начала процесса. Согласно опытным данным, по истечении некоторого конечного промежутка времени профиль фронта адсорбции становится практически неизменным (см. рис. Х1У-2). Время работы слоя до насыщения его лобового участка в периодическом процессе адсорбции называется периодом формирования фронта адсорбции и обозначается через Тф. [c.568] Таким образом, зона адсорбции перемещается во времени по всему слою адсорбента, причем концентрация адсорбтива в зоне плавно изменяется. Это изменение концентрации протекает различно для лобового и последующих участков слоя. [c.568] По окончании первого периода формирования фронта адсорбции в неподвижном слое адсорбента начинается второй период — параллельного переноса стационарного фронта адсорбции, который характеризуется перемещением неизменного профиля концентраций по направлению потока с некоторой постоянной скоростью и (см. рис. Х1У-2). [c.568] С момента выхода из слоя точки фронта газа (раствора) с нулевой концентрацией, соответствующей началу проскока (практически с минимально возможной концентрацией, доступной для определения), завершается время адсорбционного, или защитного, действия слоя. [c.568] Упрощенная модель процесса периодической адсорбции, называемая моделью послойной (фронтальной), отработки слоя адсорбента, была впервые предложена Н. А. Шиловым с сотр. применительно к условиям работы противогазсжой техники. [c.568] Средняя концентрация адсорбтива во всем слое адсорбента данной длины, достигнутая к моменту проскока адсорбтива, получила условное название дин а,м ической активности слоя адсорбента. Эта величина, характеризующая емкость адсорбента в динамических условиях, может измеряться не только количеством поглощенного вещества, но и промежутком времени, протекшим от начала поглощения до момента проскока она часто используется в практике расчетов процессов адсорбции. [c.569] Участок слоя адсорбента длиной (см. рис. Х1У-2), на котором происходит падение концентрации адсорбтива в потоке от начальной до нулевой (точнее, до концентрации, соответствующей началу проскока ), называют работающим слоем, или зоной массопередачи. [c.569] Зависимость времени защитного действия т р от длины слоя I в период формирования фронта выражается плавной кривой (рис. Х1У-3), которая затем в период параллельного переноса фронта адсорбции переходит в прямую линию. [c.569] Отдельные величины, входящие в уравнение (Х1У,4), могут быть определены из графика на рис. Х1У-3, построенного на основе опытных данных. Тангенс угла наклона прямолинейной части кривой на этом рисунке tg а = == /С, т. е. равен коэффициенту защитного действия слоя а отрезок, отсекаемый продолжением прямой на оси ординат, соответствует величине Тц — потере времени защитного действия слоя. [c.569] Скорость и может быть найдена также аналитическим путем. Для этого составим уравнение материального баланса по адсорбтиву для процесса адсорбции в режиме параллельного переноса. Как видно из рис. Х1У-4, направление движения потока и зоны массопередачи совпадают. Поэтому, если рассматривать процесс адсорбции для зоны массопередачи в системе координат, перемещающейся вместе с зоной, то скорость потока относительно этой зоны составит ог — и, где — скорость потока в каналах между зернами адсорбента, а объемный расход потока равен (вяи — а) где 5 — площадь поперечного сечения слоя адсорбента. [c.569] Уравнение (XIV,5), предложенное Вильсоном, позволяет найти скорость и движения зоны массопередачи с помощью линии равновесия при известной скорости потока. [c.570] Таким образом, в начальном сечении зоны массопередачи. концентрация адсорбтива в адсорбенте равна Хк, т. е. равновесна с начальной концентрацией у о адсорбтива в паро-газовой смеси (растворе). [c.570] В зависимости от скорости паро-газовой смеси, формы изотермы адсорбции, размера, формы и укладки зерен адсорбента, концентрации адсорбтива, а также других условий проведения процесса в неподвижном слое адсорбента, определяющее влияние на общую скорость адсорбции может иметь скорость внешнего массопереноса (характеризуемая величиной ду) или скорость внутреннего массопереноса. Очень часто влияние внешне-и внутридиффузионного сопротивлений на величину Куу соизмеримо, причем их относительное влияние изменяется по длине зоны массопередачи. [c.571] В качестве критерия оценки преобладающего влияния внешней или внутренней диффузии на массообмен при адсорбции может служить величина диффузионного критерия Био (см. стр. 306). Так, при В1 30 скорость внешнего массопереноса настолько велика, что скорость процесса в целом определяется скоростью диффузии внутри зерна адсорбента, а при В1 0,1 общая скорость процесса лимитируется скоростью внешней диффузии в газовой (жидкой) фазе. [c.571] Обычно учесть количественно с достаточной точностью влияние каж-дог о из составляющих процессов массоотдачи на общую скорость адсорбции весьма затруднительно. Кроме того, до сих пор отсутствуют надежные зависимости для расчета коэффициентов массоотдачи в твердой фазе, экспериментальное определение которых также представляет собой достаточно сложную задачу. [c.572] Значение в противоположность уу практически не зависит от гидродинамического режима движения потока через адсорбент, зато оно резко снижается с увеличением концентрации адсорбтива в адсорбенте и при увеличении степени насыщения адсорбента составляет все возрастающую долю от общего диффузионного сопротивления. [c.572] В расчетах обычно принимается, что коэффициент массопередачи Куу остается постоянным по всей длине работающего слоя адсорбента и не зависит от степени его насыщения. [c.572] Вернуться к основной статье