Коэффициент диффузии при ректификации

К сожалению, это не распространяется на ректификацию под вакуумом (при давлениях ниже 10 Па) ввиду следующих причин. При понижении давления в колонне увеличивается скорость диффузии в паре, так как коэффициент диффузии в газах обратно пропорционален давлению. Это вызывает улучшение переноса примеси в паровой фазе. Отсюда следует, что, начиная с некоторого давления, скорость массообмена в ректификационной колонне будет лимитироваться диффузией в жидкой фазе и дальнейшее уменьшение давления не будет увеличивать скорость массо-обмена. Одновременно при понижении давления увеличивается скорость диффузии в паровой фазе вдоль оси колонны. В соответствии с этим вертикальный градиент концентрации в паровой фазе колонны падает и разделение смеси ухудшается. Далее, при понижении давления в колонне возрастает также линейная скорость движения пара, что приводит к резкому увеличению перепада давления между кубом и конденсатором колонны, вследствие чего в кубе не удается поддерживать низкое давление. В результате ректификация при давлении ниже (1—2)-10з Па обычно становится неэффективной. [c.101]

В уравнениях математического описания процессов бинарной и многокомпонентной ректификации использованы следующие условные обозначения, информационных переменных А — фактор абсорбции с —число компонентов смеси О — количество дистиллята (1 — количество компонента в дистилляте Д — коэффициент диффузии Р — количество питания / — тарелка питания О —количество флегмы Н — энтальпия потока пара — энтальпия компонента пара А — энтальпия потока жидкости —энтальпия компонента жидкости АЯ — изменение энтальпии потока . 1, г — Произвольный компонент смеси / — произвольная тарелка к — константа фазового равновесия ка — коэффициент массопере- [c.83]

Переход к разбавленным растворам значительно упрощает условия эксперимента. Если взять несколько бинарных разбавленных растворов разных веществ в одном растворителе, то при их ректификации все физические свойства за исключением коэффициентов диффузии остаются неизменными. Тогда, определив в одинаковых гидродинамических условиях коэффициенты массоотдачи для каждой системы, можно найти зависимость этих величин от коэффициентов диффузии. [c.102]

До сих пор мы еш,е не располагаем нужными уравнениями для определения рабочих размеров экстракционных аппаратов простейших конструкций. Стремление к описанию кинетики экстракционного процесса с помощью критериальных уравнений является, по-видимому, правомерным. Однако до сих пор еще не выявлены все определяющие критерии подобия, не решен также вопрос о структуре определяемого критерия подобия. Совершенно очевидно, что обычное выражение диффузионного критерия Нуссельта, содержащее коэффициент диффузии лишь в одной фазе, неприемлемо. Если в процессах абсорбции и ректификации сопротивление процессу массообмена часто сосредоточено в одной фазе, то в подавляющем числе процессов экстракции сопротивления обеих фаз соизмеримы. Наши исследования в этой области показали, что экспериментальные данные обобщаются наилуч-пшм образом, если принять следующее выражение для определяемого критерия [c.105]

Для определения соотношения диффузионных сопротивлений паровой и жидкой фаз была проведена специальная серия опытов по ректификации при различных величинах потоков пара и жидкостей. Найдено, что 85—95% суммарного сопротивления массопередачи приходится на жидкую фазу. Этот вывод согласуется с отмеченными выше фактами возрастания ВЕП с понижением давления (и температуры) и зависимости ВЕП от коэффициента диффузии в жидкости. В соответствии с этим было принято, что Кох х- Полученные опытные данные по кинетике массообмена при ректификации 10 различных смесей при различных нагрузках и давлении на нескольких видах насадки обобщены критериальным уравнением [c.56]

Для ионных кристаллов и металлов От—величина очень маленькая в случае металлов она составляет 10 —см -с 1, а в случае ионных кристаллов — еще меньше. Но для веществ с молекулярной кристаллической решеткой коэффициент диффузии может достигать 10- —10- см -с- . В этом случае при сй=10- см и к= /3 значение =10- —10- с- . Известно, что с повышением числа дефектов кристаллической решетки коэффициент диффузии возрастает. Поскольку в колонне и кристаллизаторе кристаллы подвергаются деформации, можно сделать вывод, что противоточная кристаллизация может быть не менее эффективной, чем ректификация для разделения смесей веществ, имеющих молекулярную кристаллическую решетку, и для удаления примесей, кристаллизующихся по границам зерен в поликристаллах основного вещества. [c.5]

В связи с этим в процессе ректификации в отличие от процесса абсорбции исходный поток жидкости (жидкостное орошение) содержит больше легколетучих компонентов, нежели неравновесный к нему поток пара потоки пара и жидкости находятся в состоянии, близком к насыщению, и перераспределение компонентов между паром и жидкостью происходит в результате более сложного двухстороннего процесса тепломассопереноса. Однако, так Ж1е как и при абсорбции, разделение компонентов смеси здесь происходит вследствие различия их теплофизических свойств летучестей, коэффициентов диффузии, скрытых теплот испарения, теплоемкостей и т. д. [c.66]

Используя данные по ректификации двух разбавленных растворов, имеющих одинаковый растворитель и незначительное различие в коэффициентах молекулярной диффузии в паровой фазе, можно исследовать влияние скорости пара на активную поверхность контакта фаз [34]. [c.88]

При рассмотрении кинетических закономерностей ректификации особое место занимает вопрос о влиянии коэффициентов молекулярной диффузии на интенсивность массоотдачи. До настоящего времени [c.101]

Имеющиеся в литературе данные по исследованию влияния молекулярной диффузии на массообмен в насадочных колоннах и при барботаже получены в основном в условиях абсорбции различных газов [15, 74, 75]. Прямые определения при ректификации в области средних концентраций весьма затруднительны из-за наличия зависимости коэффициента молекулярной диффузии от состава рабочих смесей. [c.102]

Наконец, при понижении рабочего давления ректификации различие между коэффициентами молекулярной диффузии и Dy и между интенсивностями турбулизации парового и жидкого потоков увеличиваются, что способствует возрастанию диффузионного сопротивления массообмену в жидкой фазе. [c.115]

Все это позволяет считать, что увеличение ВЕП при снижении давления и, соответственно, экстремальный вид зависимости степени разделения от давления типичны для ректификации, когда процесс массообмена лимитируется диффузионным сопротивлением в жидкой фазе. Возрастание ВЕП с понижением давления и температуры связано с увеличением вязкости и снижением коэффициента молекулярной диффузии в жидкой фазе. [c.116]

Г. Я- Рудовым и А. Н. Плановским [181, 182] предложен метод получения фазовых характеристик массообмена, основанный на сопоставлении экспериментальных данных по ректификации разбавленных растворов различных веществ (0,01—1,00%) в одном и том же растворителе. В этом случае при постоянных нагрузках по пару и жидкости (G/L=l) различие в значениях hoy определяется только различием в коэффициентах молекулярной диффузии Dx и Dy. [c.63]

D — коэффициент молекулярной диффузии (глава II) число молей (пли вес) отгона при перегонке или дистиллята при ректификации. [c.5]

Турбулизация потоков жидкости и пара повышает коэффициенты массоотдачи, но сопровождается неизбежным перемешиванием, способствующим выравниванию концентраций как по сечению, так и по длине потоков каждой из фаз. Продольное перемешивание, особенно в жидкой фазе, вызывает снижение движущей силы процесса ректификации в реальных аппаратах, приводящее к тем более ощутимому ухудшению разделительного действия колонны, чем выше коэффициенты продольной диффузии (перемешивания), и чем меньше скорость движения данной фазы. [c.382]

В настоящее время все большее признание завоевывает видоизмененный метод расчета, разработанный Чилтоном [4]. В связи с этим обратимся к уравнению (13-129). Коэффициент массоотдачи при ректификации не зависит от концентрации пара, но зависит от его скорости. Приведенные ранее рассуждения о законах диффузии (гл. XI) показали, что коэффициент К[, пропорционален скорости пара У/Р в степени 0,8 поэтому отношение, стоящее перед интегралом в уравнении (13-129) пропорционально скорости пара в степени 0,2. [c.706]

Обмен веществом происходит путем его диффузии через меж-фазную поверхность. На скорость массоотдачи в пределах одной фазы влияют коэффициент диффузии О, расстояние Ь, на которое передается вещество, и концентрация х. От площади межфазной поверхности приходящейся на единицу высоты ректификаци- онной колонны, зависит количество вещества, переходящего из одной фазы в другую. [c.38]

Из сравнения формул (III.50) и (11.86) следует, что 3DtxtIW — величина, аналогичная константе массообмена в процессе ректификации (если скорость потока жидкости при этом также выражать в объемных единицах), которая лежит в пределах 10 —10 с . Как уже отмечалось, коэффициент диффузии в твердых телах обычно мал и составляет см /с и [c.137]

В качестве рабочих смесей были выбраны разбавленные бинарные раотворы разных веп гств в одном и том же растворителе. 3 этом случае все физико-химические свойства фаз за исключением коэффициентов диффузии при ректификации остаются неизменными и можно записать следующие соотношения [c.37]

В этих уравнениях 2—высота колонны, необходимая для данного разделения, V—скорость пара, р—плотность, -ц—вязкость, г—радиус колонны, Оу—коэффициент диффузии, Л/—число молекул в мл, средний эффективный диаметр молекулы и V—средняя квадратичная скорость молекул. Предполагается, что разгонка происходит в пустой трубке для получения численного значения некоторых из приведенных выше величин были сделаны упрощающие предположения. Со времени опубликования работы Докси и Мэя не было сделано никаких дальнейших исследований в подтверждение этого подхода к решению проблем ректификации. [c.73]

Использовать ректификационную колонну для определения коэффициента разделения целесообразно в тех случаях, когда величина е = а—1 мала, ибо колонна позволяет многократно увеличить измеряемый эффект разделения. Однако этот эффект зависит не только от коэффициента разделения, но и от эффективности колонны, характеризуемой числом теоретических ступеней разделения (ЧТСР) п или числом единиц переноса (ЧЕП). Эти величины изменяются в зависимости от гидродинамического режима ректификации и свойств разделяемой смесп, в том числе от коэффициентов диффузии в жидкой и паровой фазах, и даже при постоянном режиме ректификации (температура, давление, нагрузка) не являются константами прибора (колонны). Поэтому определение а с помощью ректификационной колонны представляет задачу с двумя неизвестными и для ее решения необходимо использовать два независимых уравнения. В некоторых работах, игнорируя это принципиальное положение,величину п оценивали приблизительно в предварительных опытах, используя другие системы с известным значением а [25, 26] по тогда, естественно, и получаемое значение оказывается неточным. [c.24]

Следует иметь также в виду, что диффузионное сопротивление зависит и от природы отделяемого компонента (примеси), поскольку значения пленочных коэффициентов и входящих в выражения ВЕПх и ВЕПу, определяются значениями коэффициента диффузии этого компонента в соответствующей фазе [316—318]. Этим, очевидно, можно объяснить результаты опытов по очистке селена ректификацией в тарельчатых колоннах, полученные в работе [319] показано, что при очистке селена от теллура основное сопротивление массообмену оказывает паровая фаза, а при очистке от серы диффузионное сопротивление обеих фаз примерно одинаково. Но, с другой стороны, диффузия и в жидкой, и в паровой фазах колонны в действительности часто не является молекулярной, вследствие чего величины ВЕПк и ВЕП, трудно оценить расчетным путем [320—324]. Поэтому в целом для определения лимитирующей стадии процесса массообмена в ректификационной колонне приходится прибегать к эксперименту. [c.102]

Формулу (III-31) удобно сравнить с аналогичной формулой (11-46), выведенной для насадочной ректификационной колонны . Из этого сравнения следует, что 3Dbyi/W — величина, аналогичная константе массообмена в процессе ректификации, которая лежит в пределах 10 —10" секг-К Коэффициент диффузии в твердых телах обычно мал. Так, для металлов он составляет [c.104]

M j eK. Но для веществ с молекулярной кристаллической решеткой коэффициент диффузии может достигать величины 10 —10 см 1сек. В этом случае, например, при W=10 см и х=1/3, SD xlw — —10" се/с-. Следовательно, противоточная кристаллизация из расплава может быть не менее эффективна, чем ректификация для разделения смесей веществ, имеющих молекулярную кристаллическую решетку, и при удалении примеси, кристаллизующийся по границам раздела зерен в поликристаллах основного вещества. [c.104]

Полученные экспериментальные данные позволили исследовать вопрос о применимости приведенных уравнений, полученных в разных условиях массообмена, для расчета эффективности плоско-параллельной насадки при ректификации продуктов окисления циклогексана. Коэффициент диффузии рассчитывали по полуэмпири-ческому уравнению вязкости паров циклогексана брали из работы вязкости паров циклогексанона и циклогексанола рассчитывали по методу, изложенному в работе [c.123]

Жидкости. Диффузия в жидкостях играет большую роль во многих процессах разделения, особенно в жидкостной экстракции, абсорбции, дистилляции и ректификации. Табл. 31. 2 показывает, что для всех приведенных систем величины лежат в пределах 10" —10 см 1сек. Коэффициент диффузии зависит от состава среды. [c.449]

С понижением температуры коэффициент разделения в дистилляционных методах почти всегда повышается. Кроме того, при пониженном давлении частичная конденсация может быть избирательной, так как при этом наблюдается высокая скорость диффузии, обеспечивающая более свободный доступ молекул примеси к поверхности конденсатора. Поэтому и в кубе и в конденсаторе ректификационной колонны даже при работе с отбором продукта может иметь место некото]рый эффект разделения. При обычной же ректификации такое разделение по существу имеет место лишь в кубе колонны. Следовательно, при проведении дистилляционных процессов под пониженным давлением можно ожидать не только уменьшения вероятности термического разложения перегоняемой жидкости, но и более высокого эффекта разделения. Следует, однако, иметь в виду, что при уменьшении давления в колонне изменяются и другие параметры процесса, такие, как скорости потоков фаз, их количества и т. д. это ведет, как показали экспериментальные исследования, к увеличению ВЭТТ (ВЕП). Таким образом, с понижением давления в колонне возрастают и коэффициент разделения а и ВЭТТ. При понижении давления в области давлений, близких к атмосферному, преобладающим является рост коэффициента разделения в результате разделительная способность колонны увеличивается. По достижении некоторого давления эффект возрастания ВЗТТ начинает преобладать над эффектом возрастания а разделительная способность колонны начинает уменьшаться. Следовательно, в каждом конкретном случае разделения той или иной смеси должно иметь место оптимальное значение давления, при котором в колонне достигается наибольший фактор разделения. [c.100]

Задачей моделирования является определение высоты насадки. Для этого разработана математическая модель многокомпонентной ректификации, основанная на фундаментальных уравнениях многокомпонентного массопереноса и дифференциальных уравнениях описывающих движение фаз в колонне. Равновесные данные и матрица коэффициентов многокомпонентной диффузии определялись по разработанным методам молекулярностатистической теории на основе потенциалов межмолекулярного взаимодействия и частичных функций распределения. Расчет процесса ректификации смеси состоящей из нескольких десятков компонентов по такой модели является трудоемким, поэтому рассматривалась только насадочная часть колонны К - 701. Входные концентрации и расходы в насадочную часть были взяты из тарелочного расчета колонны К - 701, который проводился традиционным методом теоретических тарелок и проверялся по промышленному эксперименту (глава 4). [c.202]

Для дополнительного изучения взаимодействия потоков жидкости и пара авторами были использованы данные по гидродинамике и результаты сравнения ректификации двух разбавленных растворов, имеющих одинаковый растворитель и незначительное различие в коэффициентах молекулярной диффузии. Согласно излоаенноиу ранее можно записать [c.38]

Массообмен осуществляется путем молекулярной, турбулентной и конвективной диффузии, из которых наиболее медленной является первая. Основное сопротивление массообмена происходит в пограничных слоях у границы раздела фаз. Увеличение массообмена может быть достигнуто повышением относительных скоростей фаз, что ведет к уменьшению толщины пограничного слоя, росту турбулентной и конвективной составляющих переноса вещества, увеличению поверхности контакта взаимодействующих фаз и движущей силы процесса, например, путем повышения коэффициента про-тивоточности или изменения рабочих условий — температуры, давления. Различают два варианта массообмена односторонний (например, при абсорбции компоненты из газовой фазы переходят в жидкую) и двухсторонний (при ректификации). [c.108]

Приведенные результаты послужили одной из причин рекомендовать глубокую очистку серы, селена и теллура при атмосферном или повышенном давлении. В качестве другой причины этого решении в работах [2, 8] называется ухудшение условий массообмена нри снижении температуры ректификации вследствие увеличения вязкости и снижения коэффициента молекулириой диффузии в жидкой фазе. Однако это необходимо учитывать только в условиях, когда основное сопротивление массообмену сосредоточено в жидкой фазе. Если диффузионное сопротивление массообмену сосредоточено в паровой фазе, то с уменьшением давления (температуры) интенсивность массообмена должна возрастать (см. гл. III). Третий фактор, который необходимо учитывать ири анализе оптимальных условий очистки, — это поверхность контакта фаз. Как следует из соотношений (III-72) и (III-147), при удовлетворительной смачиваемости материала контактных устройств ректификационной жидкостью поверхность контакта фаз с уменьшением температуры для тарельчатых аппаратов возрастает, а для насадочных — уменьшается. [c.153]

Для получения тетрахлоридов циркония и гафния высокой чистоты потребуются высокоэффективные колонны. Это связано с тем, что нри жггси (или а н си) О коэффициент разделения а. в системе Н1С14—2гС14 значительно снижается и в пределе стремится к единице [31]. Кроме того, скорость переноса массы в паровой фазе будет весьма низкая из-за малых величин коэффициента молекулярной диффузии. По этой причине можно ожидать высоких значений высоты единицы переноса для паровой фазы как лимитирующей стадии процесса ректификации в данных условиях. [c.163]

Однако коэффициенты Рл и Ру, значения которых определяются процессами молекулярной и конвективной диффузий, одинаковы для. всех коМ ПОнентов смеси. Последнее обстоятельство, как это следует из уравнений (IV,27) и (IV,28), отвечает также условию обеспечения постоянства E1, = L = onst (при всех значениях Я), что ха])актерно для расчета ректификации, проводимого без учета теплового взаимодействия между потоками жидкости и пара. [c.120]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология