ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Массообменное оборудование. Введение из "Массопередача" Кинетика многих промышленных процессов разделения зависит от массопередачи между газом и жидкостью, между газом или жидкостью и твердым телом или между двумя жидкостями. Сюда относятся ректификация, абсорбция газов, жидкостная экстракция, адсорбция, парциальная конденсация и ионный обмен. Сушку, увлажнение, удаление влаги из газов, водяное охлаждение также можно было бы отнести к процессам фракционирования, связанным с массопередачей. Гетерогенный катализ предполагает наличие массопередачи реагентов и продуктов взаимодействия к поверхности и от поверхности твердого тела, на которой происходит химическая реакция. В промышленности успешно используются многочисленные типы массообменных аппаратов. В большинстве случаев каждый тип предназначается для конкретного применения и не поставляется как насосы и воздуходувки. Цель проектировщика заключается в том, чтобы найти правильный экономический баланс между капиталовложениями и эксплуатационными затратами, поскольку одно обычно возрастает с уменьшением другого. [c.609] Капитальные вложения в какой-то определенный тип оборудования приблизительно пропорциональны его размерам и обратно пропорциональны скорости массопередачи. Последняя, в свою очередь, зависит от характера фазовых равновесий и пропорциональна коэффициенту массопередачи и площади поверхности контакта между фазами. Больших коэффициентов можно достичь путем интенсификации турбулентного течения в одной или обеих фазах и обеспечения высоких скоростей их относительного движения. Это преимущество достигается за счет увеличения расходов на подвод энергии, необходимой для проведения той или иной оперции. Во многих конструкциях подача энергии осуществляется с помощью наружных насосов и воздуходувок, хотя в последнее время наблюдается тенденция к разработке механизмов, в которых применяются движущиеся детали в самом оборудовании. [c.609] Возможно, что самый эффективный способ уменьшения размеров оборудования состоит в создании большой поверхности контакта фаз. Параметр а, отношение поверхности к объему, часто увеличить легче, чем коэффициент /С, входяи ий в произведение Ка. Газо-жидкостные контактные аппараты можно сделать малогабаритными с помощью диспергирования одной фазы в виде маленьких капелек или пузырьков при этом будет обеспечиваться очень большая площадь межфазного контакта в единице объема. Применение пористых катализаторов в реакторах преследует ту же цель. Во многих случаях проектированием аппаратов с большей поверхностью контакта фаз можно достичь лучших результатов, чем разработкой методов увеличения коэффициента массопередачи. [c.610] Значительная часть массообменной аппаратуры работает при непрерывном потоке обеих фаз, хотя часто используются и периодические режимы, особенно при проведении химических реакций, например гидрирования в автоклаве. Противоток предпочтителен при протекании массопередачи в периодическом режиме или в условиях прямотока, когда равновесие устанавливается слишком медленно. Флегма предусматривается в большинстве конструкций дистилляционного оборудования, включая абсорберы-рибойлеры , и иногда применяется при жидкостной экстракции, а также в адсорберах с движущимся слоем сорбента. [c.610] Массопередача между фазами сопровождается тепловыми эффектами, обычно экзотермическими. Адиабатическая абсорбция хлористого водорода водой, например, приводит к существенному повышению температуры жидкости и, таким образом, к увеличению давления паров хлористого водорода над раствором. Такой эффект оказывает неблагоприятное влияние на равновесие и вызывает уменьшение предельной концентрации кислоты, которую можно получить. С аналогичной. проблемой сталкиваются при абсорбции диоксида азота в производстве азотной кислоты. В абсорбере могут быть установлены охлаждающие змеевики. Кроме того, можно удалять, охлаждать и возвращать обратно жидкость. Последний способ используется при абсорбции газов нефтепереработки, богатых легкими углеводородами. Внутренние змеевики могут иногда предназначаться для выполнения функций насадки, чтобы обеспечить большую поверхность контакта между фазами. [c.610] Массообменное оборудование, применяемое при экстракции селективными растворителями (перенос между несмешивающимися жидкостями), имеет много общего с аппаратурой для газовой абсорбции и ректификации. Основное различие состоит в том, что разделение фаз после контактирования представляется, как правило, более трудным, особенно в тех случаях, когда наблюдается тенденция к эмульгированию. Обычно используют насадочные и тарельчатые колонны, а также каскады сосудов с механическими мешалками. Однако вследствие необходимости осущест-лять разделение фаз, большее применение находит оборудование с внешним подводом энергии, например контактные аппараты с вращающимися дисками фирмы Шелл , смесители-отстой-ники, колонны, выпускаемые фирмой Шейбел и Микско и центробежные экстракторы фирмы Подбильняк . [c.612] В обзоре Морелло и Поффенбергера [74] описаны многочисленные типы аппаратов для экстракции селективными растворителями, применявшиеся до 1950 г. Хотя этот обзор значительно устарел, но прочитать его следует. [c.612] Вернуться к основной статье