Эффективность ступени массообменного аппарата

В установку мембранного разделения газовых смесей кроме модулей входят компрессоры и системы предварительной подготовки исходной смеси. Группу модулей, включенных параллельно и связанных единым каркасом, можно рассматривать как мембранный разделительный аппарат. Более полное разделение смеси, предусматривающее извлечение нескольких компонентов или высокую степень чистоты целевого продукта, осуществляют в несколько стадий. Группа модулей, обеспечивающих частичное разделение смеси на одной стадии процесса, образует ступень разделения. Вся газоразделительная установка представляет собой каскад ступеней с достаточно разнообразными схемами циркуляции потоков. Методы расчета таких систем в принципе идентичны разработанным для других многостадийных массообменных процессов. Следует отметить, что оптимизация многостадийного процесса в целом и процесса разделения в отдельной ступени и модуле взаимосвязаны. При этом необходимо получить показатели, характеризующие массообменное и энергетическое совершенство и экономическую эффективность мембранного процесса, сопоставимые с аналогичными показателями при использовании альтернативных методов разделения (прежде всего низкотемпературной ректификации). [c.159]

Эффективность ступени по Мерфри представляет собой отношение изменения концентрации распределяемого компонента в одной из фаз на данной ступени массообменного аппарата к изменению концентрации в этой фазе, которое имело бы место, если бы конечная концентрация в ней соответствовала равновесию с конечной концентрацией в другой фазе. Так же, как коэффициенты массопередачи, общие высоты и числа единиц переноса, эффективность ступени по Мэрфри может выражаться для любой из фаз. Если использовать обозначения, приведенные на рис. П1.1, то эффективность по Мэрфри п-й ступени будет определяться следующими уравнениями [c.55]

Перегонка с ректификацией - наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах - ректификационных колоннах - путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости. Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах) или ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость - высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, то есть температуры потоков станут одинаковыми, и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса (температурный режим, давление, соотношение потоков, флегмовое число и др.), можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей. [c.195]

Для процессов физической абсорбции используют, как правило, противоточные аппараты с непрерывным или ступенчатым контактом, в которых состояние, близкое к равновесию, достигается только на одном из концов аппарата, а в рабочей зоне протекают интенсивные процессы массообмена с максимально возможной движущей силой. Такие аппараты называются массообменными. В подразделе 1.4.1 применительно к процессу десорбции были рассмотрены два типа таких массообменных аппаратов насадочные и тарельчатые колонные аппараты. Эти аппараты также эффективны при проведении процесса разделения газов при достаточно большой высоте они обеспечивают практически любое технологически обоснованное число теоретических ступеней разделения. [c.41]

В исследуемых диапазонах т] оу = =0,2—0,6 и % = 1,0—1,3 при заданной степени разделения изменение структуры потока паровой фазы практически не оказывает влияния на эффективность и высоту массообменных аппаратов. Действительно, число ступеней разделения остается неизменным, если реальная структура парового потока идеализируется моделью полного перемешивания. Это позволяет с достаточной степенью точности принять полное перемешивание пара в межтарельчатом пространстве и вести расчет массообменных аппаратов по зависимостям, определяющим эффективность тарелок. [c.352]

При графическом построении кинетической кривой задаются рядом значений л в интервале от до Хк (если расчет ведется на основе коэффициентов Ему) или рядом значений у в интервале от у До у (если используются коэффициенты и для каждой концентрации рассчитывают эффективность ступени по Мэрфри. Методы расчета или Е д определяются типом массообменного аппарата. Затем для каждого значения л или у по уравнению (111.53) или (П1.54) находят значение второй координаты точки на кинетической кривой. Число реальных ступеней определяют, строя ступенчатую линию между рабочей линией и кинетической кривой. [c.56]

Экспериментальные и расчетные исследования, проведенные на различных бинарных смесях, показали хорошую эффективность совмещенного процесса многоступенчатого испарения и конденсации смеси. Определены также функциональные зависимости для теплового расчета, позволяющие с достаточной точностью рассчитать величину теплоотвода и теплоподвода по длине аппарата (А,с. 1560253 СССР, -Опубл. в БИ. - 1990. - № 16), Число совмещенных ступеней, диаметр и общая длина аппарата могут быть рассчитаны по известным правилам и формулам, широко используемым при проектировании и изготовлении теплового и массообменного оборудования нефтяного, нефтеперерабатывающего и нефтехимического производства. [c.57]

Основные размеры элементов массообменной ступени роторной колонны типа 1 (рис. V. 12) соответствуют технической документации завода-изготовителя. Производительность пакета конусов рассчитана по уравнению работы [13], плотность орошения принята в соответствии с данными нормали ОН-26-01-18—66. Данные табл. V.3 показывают, что сечение для прохода паров F, в 1,3 раза, а удельный объем зоны контакта фаз в 1,8 раза больше у колонны типа 2, что должно положительно сказаться на эффективности аппарата. [c.159]

Благодаря сопротивлению большого слоя смолы производительность противоточных колонн со сплошным слоем ионита по раствору очень мала (2—3 м /м час), что приводит к необходимости устанавливать иа заводах аппараты сечением 10—12 м . Равномерность распределения по такому большому сечению при заполнении мелкозернистым материалом не достигается, т. е. некоторые участки колонны не участвуют в массообмене. Поэтому эффективность таких колонн мала высота, эквивалентная теоретической ступени обмена, достигает 10—15 м. Естественно, что объем загружаемой смолы в каждый из таких аппаратов составляет десятки кубометров, а для каждой стадии процесса устанавливается несколько последовательно работающих аппаратов. [c.161]

Практика оптимального проектирования ХТС показывает, что использование технологических критериев эффективности позволяет исключить из дальнейшего рассмотрения существенную часть альтернативных вариантов проектируемой ХТС как весьма далеких от оптимальных. Обычно технологические критерии эффективности дают возможность найти оптимальный вариант на самых низших иерархических уровнях ХТС тем самым значительно сокращается -число вариантов, которые участвуют в принятии решений на более высоких уровнях иерархии. Так, например, при. вы- боре типа аппаратурного оформления ступени контакта для массообменного аппарата ХТС при прочих рав)ных условиях отдают предпочтение типу ступени контакта, с большим коэфф и-циентом маосопередачи, который в этом случае представляет собой технологический критерий эффективности элемента ХТС. -Пр.и заданном числе теоретических ступеней контакта в ректификационной КО -лонне место ввода питания выбирают таким образом, чтобы оно обеспечивало наилучшее качество продукто в разделения, которое здесь также играет роль технологического, критерия эффективности. [c.29]

Изложенный выше метод расчета кинетики М. применим гл. обр. к аппаратам с непрерывным контактом фаз-наса-дочньш, пленочным, роторным. Эффективность массообменного аппарата м.б. выражена также через число теоретич. ступеней контакта или число теоретич. тарелок, а кинетич. характеристика - через кпд, что часто используется для описания М. в колоннах с дискретным контактом фаз (см. Тарельчатые аппараты), или через высоту, эквивалентную теоретич. ступени контакта. [c.657]

В многоступенчатом массообменном аппарате взаимодействие газа и жидкости на каждой ступени может происходить в противотоке, прямотоке или в перекрестном токе фаз. Схема относительного движения потоков на контактном устройстве зависит от способа подачи на него газа и жидкости, условий взаимодействия и способа их отвода из зоны контакта. Наиболее эффективные конструкции контактных устройств сочетают одновременно несколько принципов относительного движения фаз — перекрестного и противоточного (перекрестно-противоточное движение), перекрестного и прямоточного (перекрестнопрямоточное движение). Еще более сложное относительное движение потоков осуществляется на вихревых контактных устройствах — с круговым, вращательным движением потоков. [c.13]

Скоростные массообменные аппараты представляют собой обычные многоступенчатые противоточные массообменные аппараты с однонаправленным движением фаз на каждой ступени контакта или с так называемыми прямоточными ступенями контакта. Работа прямоточных ступеней контакта характеризуется тем, что пары, поступающие на нее, транспортируют всю жидкость на этой ступени вверх, образуя однонаправленный двухфазный поток. Скорость пара в сечении контактного устройства или его производительность ограничивается условиями сепарации фаз после их контактирования. Поэтому реальные величины скоростей газа в скоростных аппаратах могут быть на порядок выше скоростей в аппаратах с обычными ступенями контакта. Существенным недостатком прямоточных ступеней контакта является непрерывное и довольно значительное уменьшение эффективности массопередачи при снижении скоростей газа по сравнению с предельными значениями. Кроме того, у прямоточных аппаратов с фиксированной межфаз-ной поверхностью при увеличении производительности вес растет быстрее, чем величина межфазной поверхности, в результате чего при определенных значениях геометрических размеров затраты металла и, следовательно, его стоимость на единицу производительности будут резко увеличиваться. [c.195]

Работа массообменных аппаратов с прямоточными ступенями контакта и расчет эффективности таких ступеней описаны в ряде статей О > в которых получены графические и аналитичесхше зависимости для эффективности контакта при допущениях о полном перемешивании жидкости на всей ср пе-ни 22 или в пределах одной конструктивной секции Последнее, более позднее допущение соответствует равенству концентраций жидкости, поступающей в элемент и покидающей данную секцию, и правомерно только для барботажных тарелок С ]], где жидкость интенсивно перемешивается потоками пара. [c.54]

Согласно формуле (3) основными направлениями интенсификации массообменных аппаратов являются увеличение эффективности контактных фаз на ступени контакта (11), скорости и движущей силы процесса к и АС), уменьшение числа необходимых теоретических ступеней контакта, высот рабочей и сепарационной зон. Следует заметить, что деление объема аппарата на рабочие и сепарационные зоны достаточно условно, однако автор вынужден прибегнуть к такому приему, так как наметившаяся в последние годы тенденция к созданию скоростных массообмеиных аппаратов приводит зачастую к тому, что, разрабатывая высокоинтенсивные контактные устройства, обеспечивающие скорости газа по колонне выше 3 м/с, забывают о том, что соответственно увеличению скорости растет необходимая высота Яс и ус южняется конструкция сепараторов. Кроме того, пропорционально квадрату скорости газа возрастает гидравлическое сопротивление ступени контакта, а это вызывает увеличение высоты гидравлического затвора и переливных устройств и в конечном счете — высоты ступени контакта. [c.14]

Центробежные экстракторы отличаются высокими производительностью (потоки до сотен м ч) и эффективностью (3-10 теоретич. ступеней), малой продолжительностью контакта фаз (неск. секунд и менее), интенсивным массообменом. Такие аппараты перспективны в произ-вах неустойчивых соед. (напр., антибиотики), при переработке высокорадиоак- [c.420]

Из множества конструкций экстракционных аппаратов [1, 3, 4] наибольшее распро-странение получили противоточные колонны с механическим перемешиванием вибра-. ( ционные, роторно-дисковые, пульсационные и др, В тех случаях, когда требуется аппарат, эквивалентный большому числу теоретических ступеней, используют смесительно-1" отстойные экстракторы. Аппараты этого типа позволяют строго контролировать или I целенаправленно изменять состав экстрагента на отдельных ступенях. Для экстрак-ционных процессов, в которых взаимодействуют плохо отстаивающиеся или склонные I к эмульгированию фазы, применяют тарельчатые колонны. Если требуется малое время I контакта в процессе экстракции, рекомендуется использовать центробежные аппараты. Наиболее простые и высокопроизводительные из всех известных видов экстракцион- I ных аппаратов — распылительные колонны — могут применяться в тех случаях, когда 1- требуется аппарат, эффективность которого не больше одной теоретической ступени. I Общие принципы расчета массообменной (в том числе и экстракционной) аппа- [c.255]

Был исследован метод нак называемой термической ректификации применительно к роторно-пленочным аппаратам. Здесь центральным моментом является решение вопроса о роли адиабатического массообмена при термической ректификации. Полученные данные свидетельствуют о том, что в данном случае адиабатический массообмен в значительной степени определяет эффективность работы аппарата термической ректификации. В работе показано, что создание достаточно производительного ректификаци-онргаго устройства, обладающего высоким числом ступеней разде- [c.9]

Осн. параметры прн расчете М. а.— диаметр аппарата и его высота (иля длина зоны контакта, необходимая для завершения процесса). Диаметр зависит от скорости сплошной фазы V, рассчитываемой на полное сечение аппарата. Для оценки предельно допустимой скорости в аппарате часто нспольз. Гв-фактор, причем Ра — Ро. где Ро — плотн. газовой (паровой) фазы. Высота насадочной части колонны определяется числом теор. ступеней разделения н высотой насадки, эквивалентной одной теор. ступени разделения, высота тарельчатой колонны — числом реальных тарелок и расстояввем между тарелками, к-рое зависит от брызгоуноса н конструктивных требовании. Эффективность работы М. а. оценивается в осн. энергетич. затратами на массообмен в капиталовложениями. [c.314]

На рис. 14.1.1.11, а приведено изображение противоточной колонны в которой происходит разделение продуктов А и В, образующих твердые растворы. В таком аппарате можно условно выделить пять зон. Зона 1, в которую подается исходный продукт с концентрацией примеси Ср, является секцией Щ1тания. Зоны 2 и 5, в которых ироисходит массообмен между фазами, являются зонами противоточного движения потоков. В зоне 4 происходит охлаждение движущейся массы и удаление из процесса низкоплавкого продукта Св. В зоне 5 происходит расплавление кристаллического продукта с частичным удалением высокоплавкого продукта с концентрацией Сд. Другая часть высокоплавкого продукта поступает обратно в расплав в виде флегмы. На рис. 14.1.1.11, б изображен процесс разде-ления кществ А и В, образующих твердые растворы, методом противоточной кристаллизации. Исходный состав с концентрацией Ср подается в колонну в секцию питания. Число ступеней, как видно из диаграммы, зависит от состава исходной смеси, требуемой степени разделения и эффективности работы колонны. Вид рабочей линии аов зависит от условий протекания процесса. Рабочая линия приводится в виде прямых линий. При разделении смесей, образующих непрерывный ряд твердьк растворов, в одном аппарате можно получить практически два чистых компонента. При разделении смесей эвтектического состава выделяется чистый продукт и смесь эвтектического состава. [c.310]

Выделение ароматических углеводородов из катализатов платформинга бензиновых фракций, избирательная очистка нефтяных масел, очистка керосино-газойлевых фракций, оргг (че-ских продуктов и сточных вод методом экстракции пол лли широкое распространение в производственной практике. Для анализа работы существующих экстракционных процессов 1 1ро-ектирования новых важным моментом является разработка и внедрение методов математического моделирования, что позволит проводить выбор лучших вариантов технологических решений на ЭЦВМ, подбирать оптимальные режимы работы экстрактора и в целом повышать технико-экономические показатели процесса. Наиболее общим подходом в матехматическом моделировании экстракции является использование гидродинамической массообменной модели. Однако в связи с тем, что гидродинамика потоков во многих типах экстракционных аппаратов сложна, а коэффициенты массообмена трудно определяемы, решение многих технологических задач целесообразно выполнять с применением статической модели процесса, основанной на теоретической ступени контакта двух жидких фаз. Такой подход облегчается тем, что статическая модель практически адекватна реальному объекту при равенстве их эффективности, выраженной числом теоретических ступеней контакта. [c.3]

Подавляющее большинство методик, предложенных для моделирования массообменных процессов в двухфазных газопарожидкостных системах, используют либо понятие теоретической ступени разделения (т. е. такого контактного устройства, в котором достигается межфазное равновесие), либо понятие ступени разделения с заданной (нормализованной) эффективностью разделения. Объясняется, это, с одной стороны, значительной сложностью моделей, использующих кинетические характеристики процессов массо- и теплообмена, а с другой стороны, недостаточной изученностью кинетики процессов тепло- и массопереноса в контактных устройствах различного типа. Разумеется, моделирование без учета кинетики процесса также дает полезную информацию об объекте. На его основе можно сравнить различные схемы процесса и выбрать оптимальный вариант, определить основные параметры потоков на выходе моделируемого объекта. Однако сопоставить различные конструкции массообменных устройств, наметить пути интенсификации процесса, верно определить размеры аппарата и энергозатраты на проведение процесса можно только с учетом кинетических характеристик контактных устройств и связей эти характеристик с гидродинамическими и физико-химическими параметрами процесса. [c.154]

В силу указанных обстоятельств для обеспечения надежной и эффективной очистки отходящих газов возникла необходимость в создании цополнительной (третьей) ступени улавливания хлора с использованием в качестве абсорбента водного раствора NaOH с начальной концентрацией 260 г/л. При этом щелочной контур третьей ступени должен быть изолирован от соответствующего контура предыдущих ступеней. В качестве массообменного оборудования предложено использовать пенный скоростной многопатрубковый аппарат (АПСМ) [4]. [c.19]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология