Скорость фронта адсорбции

Таким образом, содержание поглощаемого вещества в потоке газа (жидкости) на выходе из слоя адсорбента с является функцией высоты слоя адсорбента и отношения скоростей движения фаз, пропорционального величине х. При установившемся процессе величина = ьу/Г определяет скорость движения фронта адсорбции. Поэтому значение к представляет собой отношение скоростей фронта адсорбции и адсорбента. Зависимости Ск/Сн для разных значений х и Н/кд, рассчитанные по уравнению (V. 202), приведены на рис. V. 25. Как следует из этого рисунка, для обеспечения достаточной степени поглощения необходимо использовать слой адсорбента достаточной длины, а скорость движения адсорбента должна в несколько раз превышать скорость движения фронта адсорбции. [c.518]

Укажем также еще один нестационарно работающий элемент процесса, характерный для химической промышленности. Обычно нестационарно работает каждый двухфазный элемент процесса, в котором одна фаза течет через аппарат (конвективный поток), а вторая находится в неподвижном состоянии. Схема такого элемента процесса приведена на рис. 10-2. Примером может служить адсорбер с неподвижным слоем адсорбента. В аппарат колонного типа поступает поток, содержащий адсорбтив. Адсорбционное равновесие наступает медленно, причем в объеме аппарата можно различить два отдельных участка. Адсорбция начинается вблизи от входа потока, и здесь достигается равновесие между адсорбентом и потоком. На отдаленном от входа участке аппарата поток освобождается от адсорбтива (инертный газ или жидкость). Эти два участка связаны переходной зоной — так называемым фронтом адсорбции , в котором происходит резкое изменение концентрации адсорбтива она быстро уменьшается от входного значения со до нуля. Фронт адсорбции перемещается в адсорбере с определенной скоростью и доходит за определенный промежуток времени i до точки выхода потока из аппарата. Частное от деления высоты аппарата Ь на продолжительность прохождения i определяет скорость распространения фронта адсорбции [c.301]

Пример 21. Рассчитать для условий примера 20 высоту слоя угля, считая скорость движения фронта адсорбции постоянной. [c.75]

Полученный профиль концентрации показан на рис. 111.26 пунктиром. Как видим, этот метод расчета дает Н = 2,6 м, что очень близко к высоте слоя (Я = 2,57 м), полученной в предыдущем примере. Профили концентраций, рассчитанные двумя методами, также практически совпадают. Вообще точность расчета, основанного на допущении постоянной скорости фронта, тем выше, чем более выпукла кривая равновесия (чем меньше фактор разделения для адсорбции), чем выше скорость массопереноса и чем больше высота слоя. Требуемая высота слоя для данного процесса лишь немного превышает минимальную высоту, рассчитанную в примере 16 (248 см). [c.75]

Общепринятой моделью динамики адсорбции в неподвижном слое является модель фронтальной отработки слоя адсорбента [3]. После насыщения лобового слоя адсорбция вещества из потока в нем прекращается, и поток проходит этот участок без изменения концентрации. Время работы слоя до насыщения лобового участка принято называть периодом формирования фронта адсорбции. После этого начинается второй период, для которого характерна неизменная форма выходной кривой. Концентрационный фронт перемещается с постоянной скоростью вдоль слоя, что указывает на стационарный режим процесса. При этом существует область, называемая работающим слоем или зоной массопередачи, в которой концентрация падает от начальной практически до нулевой. Наличие такой зоны свидетельствует о существовании внутри- и внешнедиффузионного сопротивлений массопереносу. Инженерные методы расчета, допускающие существование стационарного фронта, широко применяются на практике. Для расчета адсорбционного аппарата в этом случае используют уравнение, описывающее время защитного действия слоя в зависимости от его длины, и общий закон массопередачи в слое. [c.69]

Н. А. Шиловым с сотр. было получено эмпирическое уравнение для режима параллельного переноса фронта адсорбции, перемещающегося с постоянной скоростью и. Согласно этому уравнению время защ,итного дей- [c.569]

Опыт закачки раствора ПАВ в пласты показывает, что фронт адсорбции реагента в пластах растянут. В этих условиях концентрация раствора ПАВ в скважинах будет возрастать медленно. Лабораторные исследования показывают, что при скоростях фильтрации, поддерживаемых при заводнении нефтяных залежей, зона адсорбции превышает область предельной адсорбции в 10 раз и более. В промысловых условиях зону адсорбции можно определить, пробурив оценочную скважину рядом с нагнетательной. Наблюдая за концентрацией раствора в оценочной и следующей за ней добывающей скважинах, можно по трем точкам установить изменения во времени концентрации ПАВ в водном растворе. [c.79]

Скорость движения слоя адсорбента должна быть в несколько раз больше скорости движения фронта адсорбции в неподвижном слое в режиме параллельного переноса (см. рис. 4.12), определяемой по уравнению (4.71). Общее число единиц переноса может быть вычислено графическим интегрированием либо путем построения ступеней изменения концентрации. Число единиц переноса, соответствующее ступени изменения концентрации [c.202]

Постоянная скорость движения фронта. Широко распространен приближенный метод расчета, основанный на предположении постоянства скорости перемещения со временем всех точек профиля концентрации (фронта адсорбции или десорбции). Метод применим к адсорбции при выпуклой кривой равновесия и к десорбции при вогнутой равновесной кривой. В этом случае допущение о постоянной скорости движения фронта соблюдается достаточно точно. При адсорбции скорость фронта и в случае нулевой начальной концентрации сорбента определяется по уравнению [c.162]

Насыщение первого ряда частиц адсорбента происходит с падающей скоростью, так как по мере приближения к предельному значению йр непрерывно уменьшается движущая сила процесса. Отрезок времени 0, в течение которого достигается предельное насыщение первого ряда частиц, называется периодом формирования фронта адсорбции. Начиная с момента т = То (с высоты в работающей зоне слоя адсорбента создается определенное распределение концентраций в обеих фазах и эта зона (фронт адсорбции) перемещается с постоянной скоростью, оставляя позади себя нарастающую зону насыщенного адсорбента. Очевидно, что при определенной высоте слоя Н = Н- Н.2, газ уйдет с концентрацией поглощаемого компонента == 0. При Н <3 - - Яг конечная концентрация > О, т. е. в потоке газа (или жидкости) наблюдается проскок поглощаемого компонента. Отрезок времени т от момента входа потока в слой адсорбента до его выхода из слоя с концентрацией = О (до начала проскока) называется временем защитного действия. На рис. ХП1-6, б приведена кривая, характеризующая изменение относительной концентрации поглощаемого компонента в потоке с/с по высоте слоя адсорбента или во времени. Эта кривая называется выходной кривой. [c.628]

Зависимость времени защитного действия х от высоты слоя адсорбента Я применительно к изотерме адсорбции первого типа (см. рис. 1Х-П, й) была определена Н. А. Шиловым. Постулируя постоянство скорости перемещения фронта адсорбции хю и мгновенное поглощение адсорбируемого компонента, можно выразить количество накопленного адсорбата в слое высотой Я и площадью сечения / за время т следующим уравнением, (1 —ед) йр/Я = = откуда % = [йр/Я (1 — ео)]/йУС . [c.628]

Легко видеть, что коэффициент к выражает время перемещения фронта адсорбции на единицу высоты работающего слоя. Следовательно, для определения величины к достаточно зафиксировать в опыте две высоты Н 2 и Щ, соответствующие двум произвольным отрезкам времени и так как к = 1 —Очевидно, 1/к выражает скорость перемещения фронта адсорбции. [c.629]

При бесконечно большой скорости обмена проскок вещества в последующие слои сорбента происходил бы только после полного насыщения предыдущих. Однако ввиду конечной скорости массопередачи распределение извлекаемого вещества по высоте слоя происходит плавно, с образованием фронта адсорбции (рис. 47). На рисунке приведены кривые распределения относительной концентрации (С/Со) поглощаемого иона по длине I неподвижного слоя ионита (т1 начала процесса). Согласно опытным данным, по истечении определенного времени профиль фронта обмена становится практически неизменным. После этого он переносится по направлению потока с постоянной скоростью ш. Очевидно, что к—Х/гю. Скорость гг можно найти аналитическим путем [c.162]

Как уже указывалось, при движении потока через слой вначале поглощаемым веществом насыщаются ближайшие к входу слои адсорбента и происходит формирование профиля концентрации поглощаемого вещества в подвижной фазе, заполняющей свободное пространство слоя. Затем происходит постепенная отработка адсорбента с перемещением фронта адсорбции вдоль слоя. Время защитного действия Тз определяется как момент, когда фронт адсорбции, соответствующий заданному предельно допустимому содержанию поглощаемого вещества, появится на выходе из слоя (рис. V. 23). При этом насыщенной поглощаемым веществом оказывается лишь часть слоя адсорбента //д. Длина не полностью отработавшего слоя Нр = И — Ни определяется профилем концентраций поглощаемого вещества в подвижной фазе, заполняющей свободное пространство слоя, и равна длине работающего слоя адсорбента. При бесконечно большой скорости адсорбции происходит послойная отработка адсорбента. Профиль концентраций представляет собой прямую линию,, перпендикулярную к направлению потока, и проскок происходит после полной отработки всего слоя адсорбента И. В этом идеальном случае время защитного действия определяется из простого балансового соотношения [c.514]

Согласно условиям однозначности в системе (4.21), на внешней границе отработанной зоны х = 0) принимается постоянное значение концентрации Со в начальный момент адсорбент свободен от целевого компонента на фронте адсорбции концентрация адсорбтива равна нулю граница фронта в, начальный момент начинает движение от наружной поверхности частицы скорость сЦ/йх продвижения фронта адсорбции пропорциональна количеству адсорбтива, подводящемуся к фронту за счет диффузионного переноса. [c.202]

Система (4.47) решается [2,27] относительно скорости движения концентрационных точек фронта адсорбции вдоль слоя, для чего в дифференциальном уравнении (4.47) исключается одна из искомых функций с помощью изотермы адсорбции [c.218]

Зависимость гис от величины С в общем случае приводит к непрерывной деформации концентрационного фронта по мере его продвижения вдоль слоя. При выпуклой изотерме адсорбции уменьшается с ростом концентрации, что приводит к повышенной скорости перемещения точек большей концентрации. Наоборот, точки с малыми значениями С перемещаются медленнее, поскольку величины для малых концентраций при выпуклой изотерме имеют большие значения. Различие в скоростях перемещения концентрационных точек приводит к тому, что фронт адсорбции при выпуклой изотерме сжимается, стремясь в пределе к прямоугольной форме. [c.219]

Катализаторы, приготовленные исключительно из окиси цинка, имеют тенденцию утрачивать пористость, вследствие чего скорость насыщения серой снижается. Это, в свою очередь, приводит к размыванию фронта адсорбции и проскоку серы задолго до полного насыщения поглотительной массы. Чтобы сделать окись цинка более доступной, осуществляют модифицирование пористой структуры путем ввода в катализаторы различных добавок. [c.140]

Еще одна причина, вызывающая размытие фронта адсорбции в неподвижном слое частиц, состоит в продольном перемешивании газа-носителя при его фильтрационном перемещении вдоль слоя зернистого адсорбента. Эффект такого частичного перемешивания вызывается неодинаковым значением локальных скоростей движения отдельных струек газа в различных по эквивалентным ди- [c.523]

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]

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]

Из уравнения материального баланса определяем постоянную скорость перемещения фронта адсорбции (зоны массопередачи) [c.570]

Параллельно с экспериментальным изучением этого процесса мы рассмотрели его теоретически и вывели аналитические формулы для стадии параллельного переноса с учетом как продольного перемешивания, так и внутридиффузионной кинетики. На их основе были получены выражения для относительного размытия фронта адсорбции (отношение ширины фронта к количеству вышедшего кислорода). Из найденных выражений следовало, что относительное размытие фронта адсорбции обратно пропорционально скорости потока при учете молекулярной составляющей продольного перемешивания, не зависит от скорости для его конвективной составляющей и прямо пропорционально скорости при учете внутридиффузионной кинетики. Вследствие этого суммарная кривая зависимости относительного размытия от скорости имеет минимум. Расчеты показали, что для процесса разделения воздуха на цеолите NaX минимум отвечает скорости потока 1—2 см/с. Аналогичный результат был получен экспериментально. [c.151]

В зоне массообмена (на протяжении работающего слоя о) распределение удельной адсорбции вдоль слоя характеризует фронт адсорбции. По мере насыщения слоя адсорбента перемещается и фронт адсорбции в направлении потока, при этом каждая точка этого фронта, т. е. удельная адсорбция на расстоянии х от начала работающего слоя, перемещается вдоль слоя со своей скоростью и, зависящей только от вида изотермы адсорбции и [c.222]

Допуская, что во все моменты времепп равновесие достигается мгновенно, и принебрегая влиянием диффузии, Де Вольт [6] и Вейс [47] независимо друг от друга вывели уравнения для расчета режима адсорбции одного растворенного вещества в адсорбционной колонне. Скорость движения фронта адсорбции, отнесенная к единице объема,, дается уравнением [c.155]

И этого уравнения видно, что когда п приближается к единице (линейная изотерма), скорость продвижения вниз фронта адсорбции н колонне почти не зависит от кон-центрациы и зависимость скорости продвижения от концентрации становится наибольшей, когда /2—>0. Скорость продвижения фронта адсорбции возрастает с увеличением концентрации, когда п < 1, как это обычно имеет место. [c.155]

Если фактором, лимитирующим скорость процесса адсорбции, является диффузия внутрь частицы через слой насыщенного поглощаемым веществом адсорбента, то можно принять, что вследствие медленного перемещения фронта адсорбции профиль концентраций остается неизменным. Тогда поток вещества д в частицу одинаков на всем протяжении работающего слоя адсорбента. Согласно закону Фика (Г125) [c.511]

Рассмотренный идеализированный предельный случай отсутствия суммарного диффузионного сопротивления и предельно выпуклой изотермы адсорбции, разумеется, в полной мере на практике не реализуется. Действительно, вследствие конечных величин наружного и внутреннего диффузионных сопротивлений поглощение адсорбтива первыми по ходу газа слоями адсорбента происходит не мгновенно, а с некоторой конечной скоростью, тем меньшей, чем больше суммарное сопротивление массопереносу. Поэтому некоторая часть адсорбтива, содержащегося в потоке газа-носителя, в первые же моменты от начала процесса адсорбции проскакивает в последующие (на рис. 9.2 - лежащие выше) слои частиц, где также происходит лишь частичное поглощение целевого компонента. Это приводит к тому, что фронт адсорбции перестает быть предельно четким (обрывным), целевой компонент адсорбируется теперь не на геометрической поверхности обрывного фронта Ц), а по всей высоте слоя и концентрационная выходная кривая приобретает монотонную форму 2 (рис. 9.2, а, б). Нестационарные поля концентраций адсорбтива как в адсорбенте, так и в газе-носителе имеют аналогичный вид и качественно представлены на рис. 9.3. [c.523]

А. К. Акулов, В. Д. Павлов, В. И. Родионов, Е. А. Устинов, Б. П. Фомин, В. Н. Чернуха (Ленинградский технологический институт им. Ленсовета). Динамика адсорбционного разделения бинарной смеси газов, обладающих соизмеримой сорбируемостью (например, при адсорбционном разделении воздуха), существенно отличается от традиционной задачи динамики адсорбции микропримеси из малосорбирующего газа-носителя. Это отличие проявляется в возникновении переменной скорости потока газа вдоль зернистого слоя адсорбента. При вытеснении менее сорбируемого компонента более сорбируемым (стадия адсорбции) скорость потока убывает по направлению движения разделяемого воздуха, что приводит к дополнительному сжатию адсорбционного фронта. При вытеснении более сорбируемого компонента менее сорбируемым (процесс регенерации) скорость потока нарастает по длине слоя, что приводит к размытию фронта адсорбции. [c.187]

В реальной динамике адсорбции растворенного эещества из потока неадсорбируемой жидкости ситуация усложняется тем, что скоростью достижения адсорбционного равновесия, т. е. кинетикой адсорбции, пренебрегать нельзя. При выпуклой изотерме адсорб ции учет кинетики массопереноса приводит к формуле, описывающей скорость перемещения стационарного фронта адсорбции вдоль слоя адсорбента [c.223]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология