Процессы, абсорбция перемешивание

Пример 5. Рассчитать движущую силу процесса взаимодействия аммиака с водой при проведении его в аппарате с движением фаз а) при прямотоке б) при противотоке в) при полном перемешивании жидкости. В процессе абсорбции, проводимой при давлении 0,1 МПа и 27 °С, концентрация аммиака в газе снижается от С ач = 4% (об.) до Ско =0,8% (об.), а концентрация аммиака в воде увеличивается отСна, =0,05 кмоль/м до Ско =0,25 кмоль/м . [c.165]

Для оптимального проектирования и управления целесообразно математические модели процесса абсорбции разделить на две группы 1) математические модели без учета продольного перемешивания, 2) математические модели с учетом продольного перемешивания. Первая группа моделей (табл. 24) предполагает наличие в колонне режима полного вытеснения но взаимодействующим фазам [89]. [c.413]

Прежде чем перейти к рассмотрению этих моделей, введем понятие продольной симметрии потоков в аппарате. Потоки, имеющие одинаковую степень продольного перемешивания по фазам, будем называть симметричными. При этом степень продольного перемешивания можно оценивать числом ячеек полного перемешивания п и коэффициентом продольного перемешивания Тогда математические модели процесса абсорбции для насадочного аппарата можно классифицировать следующим образом [c.417]

При исследовании процесса абсорбции СОг в промышленной насадочной колонне обнаружено [180] значительное продольное перемещение газа. В насадочной колонне диаметром 250 мм изучали [177] продольное перемешивание при встречном движении воды и воздуха. Удельные расходы воды варьировали в пределах Ыв=5—20 мЗ/(м -ч), воздуха —в пределах возд= = 0—1,2 м /(м -с). Трассером служил 5%-ный раствор H I. [c.186]

Прежде чем перейти к рассмотрению этих моделей, введем понятие продольной симметрии потоков в аппарате. Потоки, имеющие одинаковую степень продольного перемешивания по фазам, будем называть симметричными. При этом степень продольного перемешивания можно оценивать как числом ячеек полного перемешивания п, так и коэффициентом продольного перемешивания Тогда математические модели процесса абсорбции в насадочном аппарате можно классифицировать следующим образом симметричная модель — пь = пс=М асимметричная модель — щ Ф па П1 = Nй о = полностью симметричная модель — Пь Па = оо или 1 полностью асимметричная модель — х, с = 1 = = оо или Их. = сю, е = 1- [c.244]

Методы решения обеих задач (проектирования и эксплуатации) для массообменных процессов класса 3(2-2) — для различных схем движения потока (противоток, прямоток, перекрестный ток по ступеням) с идеальным перемешиванием фаз или в режиме идеального вытеснения в каждой ступени, а также с непрерывным контактом фаз — подробно изложены в гл. 10. Именно к таким процессам относится абсорбция нелетучим поглотителем при отсутствии растворимости в нем газа-носителя. В настоящей главе отметим лишь некоторые особенности расчета процессов абсорбции, связанные [c.929]

Таким образом, динамика процесса абсорбции в насадочном аппарате в режиме идеального вытеснения без труда может быть описана с помощью формул, аналогичных уже полученным для противоточного теплообменника. Значительно сложнее исследовать динамику насадочного абсорбера в том случае, когда нельзя пренебречь продольным перемещиванием. При использовании одно-параметрической диффузионной модели абсорбер описывается уравнениями (1.2.30), (1.2.31) с граничными условиями (1.2.37) (считаем, что расходы по жидкости и газу постоянны). Как и раньше, будем полагать, что функция 0 (0 ) имеет линейный вид 0д = Г01. При этом функциональный оператор А, задаваемый с помощью уравнений (1.2.30), (1.2.31), граничных условий (1.2.37) и нулевых начальных условий будет линейным. Но поскольку уравнения математической модели являются уравнениями в частных производных второго порядка, исследовать этот линейный оператор очень трудно. С помощью применения преобразования Лапласа по t к уравнениям и граничным условиям можно получить выражение для передаточных функций. Однако они будут иметь столь сложный вид по переменной р, что окажутся практически бесполезными для описания динамических свойств объекта. Рассмотрим математическую модель насадочного абсорбера с учетом продольного перемешивания при некоторых упрощающих предположениях. Предположим, что целевой компонент хорошо растворяется в жидкости, и поэтому интенсивность процесса массообмена между жидкостью и газом пропорциональная концентрации целевого компонента в газе. В этих условиях можно считать 0 (0 ) 0. Физически такая ситуация реализуется, например, при хемосорбции, когда равновесная концентрация поглощаемого компонента в газовой фазе равна нулю. При 0а(0 ) = О уравнение (1.2.30) становится независим мым от уравнения (1.2.31), поскольку в (1.2.30) входит только функция 00 (л , t) При этом для получения решения о(а , t), системы достаточно решить одно уравнение (1.2.30) функцию QL x,t), после того как найдена функция можно найти [c.206]

Имеющиеся в литературе данные по кинетике процесса абсорбции были получены в предположении существования режима полного вытеснения. Использование этих данных при расчете стационарных режимов на основе математической модели с учетом продольного перемешивания приводит к значительным отклонениям от действительных значений составов выходных потоков в реальном аппарате. [c.418]

Перемешивание применяют в процессах абсорбции, выпаривания, экстрагирования и других процессах химической технологии. [c.246]

В качестве примера выберем реактор идеального вытеснения, а также реактор с продольным перемешиванием диффузионного типа. Вывод уравнений динамических моделей названных реакторов аналогичен выводу уравнений (1.2.19), (1.2.28) процесса абсорбции. [c.37]

Однако, как видно из рис. 62, при достаточно больших А различия между значениями ф для разных видов движения сглаживаются и в этом случае все виды движения становятся примерно равноценными. Такой случай наблюдается, если равновесная концентрация у =0 или если у в процессе абсорбции меняется незначительно (например, при небольших изменениях концентрации жидкости). Поэтому иногда может оказаться целесообразным использовать аппараты, работающие прямотоком (см. стр. 378). Некоторые виды движения (перекрестный ток, полное перемешивание жидкости) широко применяются в аппаратах ступенчатого типа (см. стр. 500). [c.224]

Для снижения влияния продольного перемешивания снижают интенсивность циркуляционного течения сплошной фазы, размещая в корпусе колонны насыпные слои насадки, аналогичной той, которая используется в процессах абсорбции и ректификации. Насадка способствует также повторному диспергированию наиболее крупных капель. Эти меры повышают эффективность аппарата, поэтому насадочные колонны позволяют достичь нескольких теоретических ступеней разделения. [c.37]

Описание нестационарной абсорбции в насадочной колонне. Рассмотренные ранее модели процесса абсорбции относились к стационарному случаю. В нестационарных условиях особую важность приобретает учет распределенности в пространстве и во времени основных гидродинамических параметров процесса удерживающей способности, расхода жидкости в колонне, перепада давления. Многочисленными экспериментальными исследованиями было показано существование продольного перемешивания и застойных областей в насадочных абсорберах. В связи с этим модель абсорбера должна также отражать неравномерность распределения элементов потока в аппарате по времени пребывания и наличие взаимного обмена между газовой фазой, проточной зоной потока жидкости и застойной зоной потока жидкости с количественным выражением интенсивности обменных процессов. [c.292]

Модель, однако, не будет применима для процессов абсорбции, сопровождаемых мгновенными или быстрыми реакциями, т.е. когда реакция идет в жидкой фазе на границе или небольшой глубине от поверхности границы раздела фаз, так как при этом необходимо учитывать неравномерность распределения газосодержания по диаметру аппарата, а следовательно, и неидеальность перемешивания жидкой фазы. [c.101]

Патрубки с открытыми концами или перфорированные пластины используются иногда без механического перемешивания для ускорения процесса массообмена, например, в хлораторах. Очевидно, что большая часть процесса массопередачи проходит в момент образования новой поверхности. Большая часть процесса абсорбции двуокиси углерода из одиночных пузырей проходит при образовании, отрыве и во время подъема [c.88]

Абсорберы барботажного типа весьма разнообразны по конструктивному оформлению. Кроме рассмотренных выше тарельчатых аппаратов, используемых в ректификационной и в абсорбционной технике, для проведения процессов абсорбции находят применение аппараты со сплошным барботажным слоем и с механическим перемешиванием барботажного слоя. [c.498]

Вопросы для повторения. 1. Что называется процессом абсорбции 2. Как называется процесс выделения растворенного газа из концентрированного раствора 3. При каких температурных режимах происходят процессы абсорбции и десорбции 4. В какой зависимости находятся расход абсорбента, движущая сила и размеры абсорбера 5. Что называется плотностью орошения 6. Как устроены поверхностные абсорберы Их преимущества и недостатки. 7. Как устроен трубчатый абсорбер и для каких процессов наиболее целесообразно его применение 8. Как устроен насадочный абсорбер и в каких режимах он Может работать 9. Каковы преимущества и недостатки абсорбера с механическим перемешиванием 10. Каковы устройство и принцип работы противоточной абсорбционной установки И. Каковы преимущества абсорбционной установки с рё-- циркуляцией н десорбцией [c.163]

Для карбонизации растворов метасиликата натрия целесообразно использовать углекислый газ, являющийся отходом некоторых производств. Кинетика хемосорбции СО2 в процессе карбонизации растворов силиката натрия определяется сопротивлением газовой пленки, парциальным давлением СОз и химической емкостью адсорбента, а поэтому для карбонизации газом с низким содержанием СО., факторы, интенсифицирующие процесс абсорбции СО,, приобретают особое значение. Процесс карбонизации необходимо осуществлять под давлением в условиях интенсивного перемешивания реакционной смеси и большой скорости подачи газа. [c.7]

До сих пор этому явлению не дано удовлетворительного объяснения. Поскольку указанный эффект более заметен в том направлении массопередачи, при котором выделяется тепло, можно считать, что неоднородная массопередача приводит к локальным изменениям температуры на поверхности раздела. Следовательно, локально изменяется и поверхностное натяжение, капли становятся нестабильными и колеблются, способствуя перемешиванию. С этим явлением, вероятно, связан разрыв жидкостной пленки на поверхности в процессе абсорбции из газового потока при положительном значении теплоты абсорбции - [c.86]

Кинетика процесса абсорбции обычно рассчитывается в предположении существования режима полного вытеснения. Использование кинетических данных при расчете стационарных режимов на основе математической модели с учетом продольного перемешивания приводит к значительным отклонениям от действительных значений составов выходных потоков в реальном аппарате. Лучшее согласие с опытом дает ячеечная модель с застойными зонами уравнения математической модели [c.370]

Вследствие интенсивного перемешивания пенный слой изотермичен, что значительно облегчает расчет процесса и возможности его автоматизации. Процесс абсорбции при пенном режиме протекает весьма интенсивно, поэтому автоматизация необходима в большей степени, чем для экстенсивных способов абсорбции. [c.213]

Движущая сила процесса абсорбции в противоточных насадочных скрубберах определяется, как правило, исходя из предположения о наличии идеального вытеснения газовой фазы. Однако в ряде случаев, в частности при абсорбции СОг водой, такое допущение может привести к заметным ошибкам. В связи с этим начато экспериментальное исследование продольного перемешивания газа в насадочном аппарате. Получены результаты, относящиеся к сухому (неорошаемому) насадочному слою. [c.37]

Пример 7. Определить высоту нгсадки для процесса абсорбции, рассмотренного в Примерах 3, ii и 6. Оценить влияние продольного перемешивания на высоту насадки. [c.54]

При записи уравнений математического описания процесса абсорбции использованы следующие условные обозначения информационных переменных а —удельная поверхность насадки — диаметр насадки О —расход газа Л — удерживающая способность насадки Н — высота ячейки полного перемеши-. вания К — общий коэффициент массопередачи Kv — объемный коэффициент массопередачи L — расход жидкости т. — коэффициент фазового равновесия N — общее число ячеек полного перемещивания Шг — скорость газа, рассчитанная на полное сечение колонны а)инв — скорость газа в точке ицверсии х — концентрация компонента в жидкой фазе у — концёнтрация компонента в газовой фазе 2 —общая высота насадочного слоя 2 —текущее значение высоты наса-дочного слоя. Индексы вх — вход вых —выход г —газ ж —жидкость инв — инверсия 1, 2,. .., п — номер ячейки полного перемешивания О — начальное значение р — равновесная величина ст — статическая величина. [c.89]

Как следует из материала рассмотренной главы, применение указанной методики позволило решить ряд важных практических задач в области расчета процессов, протекающих в химико-технологической аппаратуре. Так, развит прямой метод исследования гидродинамической структуры потоков в аппаратах на основе специфических свойств неустаповивпшхся течений жидкостей и газов в насадке и пористой среде установлен характерный для насадочных колонн гидродинамический эффект, проявляющийся в наличии экстремальной зависимости статической удерживающей способности от нагрузок по фазам на аппарат созданы методики и получены расчетные формулы для определения важнейпшх гидродинамических параметров структур потоков — коэффициентов продольного перемешивания, относительных объемов проточных и застойных зон, коэффициентов обмена между проточными и застойными зонами. Результаты исследования гидродинамической структуры потоков в насадке положены в основу анализа динамики процесса абсорбции в насадочных колоннах, оценки управляемости по каналам гидродинамики и массообмена и синтеза оптимального управления этими аппаратами. [c.433]

Построим теперь динамическую модель процесса абсорбции в насадочном аппарате, учитывающую продольное перемешивание фаз. В реальных аппаратах продольное перемешивание фаз объясняется рядом причин прежде всего различием скоростей движения фаз в разных точках аппарата и, кроме того, турбулентной диффузией фаз, уносом частиц одной фазы (например жидкости) потоком другой фазы (газа). Подробное теоретическое описание продольного перемешивания, учитывающее все перечисленные факторы, в настоящее время отсутствует. Для описания структуры потоков в аппарате обычно используют упрощенные модельные представления. Наиболее распространенными из них являются ячеечная и диффузионная модели. В данной книге для описания структуры потоков используем вторую из этих моделей, согласно которой перемешивание фаз в аппарате аналогично процессу диффузии. В диффузионных процессах при наличии градиента концентрации какого-либо вещества возникает поток этого вещества, называемый диффузионным потоком, который пропорционален градиенту концентрации. Поскольку процесс перемешивания аналогичен процессу диффузии, можно считать что и в насадочном аппарате возникает поток вещества определяемый законом Фика / = = —pZ)gгad0, который в одномерном случае имеет вид / = [c.17]

Часто такой же массообмен осуш ествляется в других аппаратах, главным образом в колонных, в процессах абсорбции, ректификации и экстракции. В настоящее время для колонных аппаратов выполнено очень большое количество экспериментальных исследований, целью которых было определение коэффициентов массоотдачи и массопередачи, а также получение корреляционных уравнений для вычисления этих коэффициентов. К сожалению, полученные уравнения нельзя использовать для аппаратов с мешалками, так как они действуют иначе, чем полочные аппараты. На полке колонны перемешивание жидкости происходит благодаря кинетической энергии движущегося потока, например газа, в то время как в аппарате с мешалкой перемешивание обусловлено подводом механической энергии извне с помощью мешалки. Диспергирование одной из фаз в аппарате с мешалкой также протекает иначе. В колонне это обычно происходит на соответствующим образом перфорированной перегородке (полке), тогда как в аппарате с мешалкой — в основном благодаря работе мешалки. Дополнительную трудность представляет определение скорости фаз в аппарате с мешалкой. Поле скорости жпдкости здесь очень сложное, и единственной величиной для сравнения в этом случае может служить окружная скорость конца лопаток (лопастей) мешалки. Дополнительную трудность в обобщении экспериментального материала для аппарата с мешалкой вызывает таклче большое количество конструктивных вариантов этих аппаратов. [c.308]

Величина коэффициента продольного перемешивания увеличивается с ростом нагрузки по газовой фазе, что свидетельствует об интенсификации процесса гидравлического взаимодействия потоков контактируюш,их фаз в насадке. С другой стороны, исследование процесса абсорбции хлористого водорода водой показало, что число единиц переноса, реализуемых в исследуемых насадках, практически постоянно и не зависит как от расхода абсорбента, так и от расхода газовой фазы. Полученный результат можно объяснить незначительным влиянием продольного перемешивания в жидкой фазе на эффективность массопередачи в уголковых насадках исследованных типов. [c.17]

На основе обработки и анализа экспериментальных данных по изучению процесса абсорбции СО2 в промышленной колонне в работе [51] указано на наличие значительного продольного перемешивания газа в насадочных колоннах при противоточном движении его с жидкостью. Следовательно, в отличие от барботажнон или дисперсной системы газ — жидкость, в насадочных колоннах необходимо учитывать одновременно влияние продольного перемешивания газа и жидкости на эффективность массопередачи. [c.154]

Абсорберы с мешалкой. Определение скорости процесса абсорбции в аппаратах с мешалками обычно представляет интерес применительно к химическим реакторам, в которых газ сначала абсорбируется, а затем вступает в реакцию с одним из компонентов раствора-Характерной особенностью аппарата является большая продолжительность пребывания в нем жидкости, что нелегко достигается в абсорберах колонного типа. Абсорбер с перемешиванием имеет также незначительное преимущество перед насадочной колонной в размерах и расходе энергии, но скорость пропускания газа в нем ограничена (ниже 3 м1мин). [c.426]

Советскими учеными были выполнены большие работы по исследованию процессов абсорбции, ректификации, фильтрации, перемешивания и центрифугирования, по изучению процессс теплопередачи. Эти теоретические исследования послужили на-де(жной основой для развития новых, передовых схем и процес- [c.5]

Соду растворяют в воде при 35-40 °С и перемешивании, полученный раствор содержит 250 г/л ЫазСОз. Газ, поступающий на абсорбцию, содержит 6-7% 8О2. Процесс абсорбции осуществляют в абсорбере с подвижной насадкой. Подробно процесс получения растворов сульфита натрия изложен в главе 3. Получаемый раствор сульфита натрия содержит 270-300 г/л N32803 и не более 30 г/л НаН80з. [c.100]

В том случае, когда основное сопротивление массопередаче сосредоточено в жидкой фазе (ректификация при > 1 и большинство процессов абсорбции) увеличение эффективности разделения на тарелках с заданной длиной пути жидкости может быть достигнуто поперечным секционированием жидкостного потока. На тарелках из 5-образных элементов, на колпачковых и клапанных тарелках секционирование осуществляется самими контактными устройствами, при этом один 5-образный элемент или один просвет между двумя бядами колпачков или клапанов примерно соответствует одной секции полного перемешивания. Поскольку число секций не должно быть больше пяти-шести (дальнейшее увеличение мало влияет на общую эффективность контактного устройства), целесообразно стремиться к тому, чтобы на один поток жидкости на тарелке приходилось не менее пяти-шести рядов колпачков, клапанов или 8-образных элементов. В связи с этим при небольшой длине пути жидкости, т. е. в колоннах сравнительно небольшого диаметра, целесообразно применять колпачки, клапаны или 8-образные элементы уменьшенных размеров [396]. При применении 5-образных элементов с размерами, в 2—3 раза меньшими по сравнению со стандартными, целесообразна установка отбойных устройств, подобных отбойникам ситчатых тарелок [397]. На тарелках, не имекЬщих специальных контактных устройств, таких как ситчатые, струйные и пр., создают искусственное секционирование жидкостного потока, устанавливая поперечные перегородки поперечные перегородки рекомендуется устанавливать и на клапанных тарелках [398—400]. Исследование массопередачи на секционированных тарелках показывает, что эффективность их увеличивается примерно на 20% [401—403]. [c.200]

Купер и сотрудники [281 исследовали влияние мощности, потребляемой мешалкой, и расхода воздуха, отнесенного к площади поперечного сечения аппарата, на процесс абсорбции при окислении водного раствора сульфита натрия кислородом воздуха. Для того чтобы окисление сульфита натрия в сульфат происходило с достаточной скоростью, применяли в качестве катализатора сульфат меди. Количество поглощенного кислорода определяли иодометрическим титрованием проб раствора. Для перемешивания применяли крыльчатую турбину с 16 прямылш лопатками. Чтобы исключить образование центральной воронки, сосуд был нaбнieн четырьмя отражательными перегородкалш. Воздух подводили через трубку иод мешалку. [c.211]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология