Абсорберы продольное перемешивание фаз

Вредное влияние продольного перемещивания может быть устранено двумя способами. По первому способу аппарат разбивают на ряд ступеней с небольшой высотой барботажного слоя а каждой из них этот способ наиболее распространен и осуществляется в барботажных абсорберах тарельчатого типа (стр. 500). По второму способу в аппаратах с сплошным барботажным слоем применяют устройства, способствующие уменьшению продольного перемешивания. Данный способ реализован в колоннах с пассетами и в колоннах с насадкой. [c.499]

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]

Ю. В. Аксельрод и др.566 дали математическое описание кинетики противоточной абсорбции, осложненной необратимой реакцией, учитывающее распределение концентраций по высоте абсорбера, в частности в результате продольного перемешивания. Доп. пер. [c.220]

При использовании ячеечной модели насадочный абсорбер рассматривается как объект, состоящий из двух последовательностей ячеек полного перемешивания, между которыми происходит массообмен. Число ячеек по фазам определяется по степени продольного перемешивания этих фаз. Причем возможны два предельных случая полное перемешивание по жидкой фазе и полное вытеснение по газовой и, наоборот, полное перемешивание но газовой фазе и полное вытеснение по жидкой фазе. Для насадочных абсорберов особый интерес представляет первый случай. [c.417]

Сначала рассмотрим математическую модель насадоч-ного абсорбера, которая не учитывает продольного перемешивания фаз. При условии постоянного рас- [c.203]

Таким образом, условие ввх(0= (0 по физическому смыслу соответствует мгновенному введению в абсорбер в момент времени i = О конечного количества М целевого компонента. За счет продольного перемешивания введенный целевой компонент мгновенно распространится по всему абсорберу, поэтому —входная концентрация целевого компонента в газе — будет отлична от нуля во все моменты времени t 0. При t — О функция имеет ненулевое значение, которое тем больше, чем интенсивное перемешивание (т. е. чем меньше значение Ре). При условии идеального перемешивания (Ре = 0) введенная в абсорбер масса М целевого компонента равномерно распределится по объему аппарата в этом случае значение функции g t) при = 0 будет максимально и равно M/V = Sw/V = w/l = 1/т. [c.221]

Рис. 70. Схема материального баланса элементарного объема абсорбера с учетом продольного перемешивания

Рис. 71. Изменение концентраций газа и жидкости по высоте абсорбера при отсутствии (штриховые линии) и наличии (сплошные линии) продольного. перемешивания.

Абсорбер (рис. 152,6) имеет по высоте ряд пассетов, предотвращающих продольное перемешивание жидкости. Каждый пассет состоит из днища 3 с отверстием посредине и дырчатого колпака 4. При необходимости отвода тепла устраивают холодильные элементы 5, по трубам которых пропускают охлаждающую воду. Жидкость отводится снизу через утку 2. [c.499]

Схема барботажного абсорбера с насадкой показана на рис. 152,в. Слой насадки 6 покоится на решетке 7, под которую вводится газ. Жидкость поступает сверху, протекает под решетку и удаляется через утку 2. Таким образом, в аппарате осуществляется противоток между фазами. Наличие насадки препятствует продольному перемешиванию жидкости. Сообщают И], что наилучшие результаты достигаются при использовании мелкой насадки (кольца размером 8—15 мм) с большим свободным объемом. [c.499]

В литературе приводятся опытные данные по эффективным коэффициентам продольного перемешивания жидкости и газа в насадочных аппаратах [68, 74—83], но в ограниченном интервале параметров В целом можно считать, что при правильном первичном распределении влияние продольного перемешивания жидкости в насадке на эффективность массообмена невелико. Так, по данным [78], коэффициент Вж изменяется в пределах от 50 до 120 см /с при увеличении плотности орошения от 10 до 40м /(м -ч) при расчете по данным [80] величина не превышает 150 см /с для условий работы промышленных абсорберов очистки МЭА при атмосферном давлении. [c.77]

На эффективность насадочных абсорберов оказывают большое влияние диаметр и высота слоя насадки, определяемые указанным выше методом по скорости газа и требуемой поверхности массообмена. Расчет последней производится по коэффициентам массопередачи при помощи приведенных выше формул, полученных путем обобщения опытных данных для аппаратов малого диаметра (преимущественно не более 0,5 м). Практика показывает, что применительно к промышленным аппаратам рассчитанные коэффициенты массопередачи оказываются Завышенными и, следовательно, поверхности массообмена — заниженными. Это, расхождение, являющееся следствием неравномерного распределения жидкости и газа по сечению аппарата, а также их продольного перемешивания, часто довольно значительно (в 2—3 раза). Для обеспечения надежности работы проектируемых абсорберов необходимо корректировать рассчитанные размеры по имеющимся данным эксплуатации промышленных аппаратов. [c.497]

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]

Недостаточно разработаны методы расчета абсорберов с химической реакцией. Имеющиеся в литературе уравнения позволяют рассчитать локальную скорость процесса. Скорость хемосорбции и коэффициент хемосорбции сложным образом зависят от состава жидкости и газа и являются резко выраженной функцией продольной координаты (вдоль поверхности контакта фаз), что должно учитываться при расчете. Следует учитывать также влияние продольного перемешивания на скорость массопередачи, сопровождаемой химической реакцией. [c.6]

Таким образом, барботажные тарелки не только препятствуют продольному перемешиванию жидкости в колонне, но и обеспечивают равномерное распределение газа по сечению колонны и способствуют увеличению поверхности контакта между газом и жидкостью. Как ранее было указано, образующуюся суспензию при движении ее к выходу из колонны надо постепенно охлаждать, чтобы повысить выход осажденного бикарбоната натрия. Для этой цели в нижней половине колонны установлены холодильные бочки 3 (см. рис. 53). Отдельно холодильная бочка показана на рис. 55. По конструкции они аналогичны бочкам, описанным ранее для второго абсорбера с внутренним охлаждением. Между холодильными бочками находятся барботажные тарелки. [c.161]

При рассмотрении материального баланса по СО2 элемента абсорбера получена система двух дифференциальных уравнений второго порядка, учитывающая диффузию компонента, химическую реакцию, движение потоков газа и жидкости, продольное перемешивание каждой из фаз. Для неизотермического процесса сюда должно быть добавлено дифференциальное уравнение, учитывающее изменение температуры по высоте аппарата. Связь константы скорости химической реакции с температурой определяется [c.133]

Предложено математическое описание изотермического процесса противоточной абсорбции, осложненной необратимой химической реакцией второго порядка в жидкой фазе. Это описание учитывает режим работы и распределение концентраций по высоте аппарата. Принято, что 1) диффузионное сопротивление в газовой фазе крайне мало 2) продольное перемешивание газа и жидкости может быть описано с помощью диффузионной модели 3) приведенные скорости газа и жидкости постоянны по высоте аппарата. Мгновенные значения коэффициентов массопередачи при хемосорбции представлены на основе пленочной теории. При рассмотрении бесконечно малого элемента абсорбера составлены его материальные балансы по общей концентрации компонента в газовой и жидкой фазах. Полученные системы дифференциальных уравнений решены для случая незначительного продольного перемешивания потоков. В частности, для режима, в котором скорость абсорбции зависит от константы скорости химической реакции, решение системы имеет вид [c.96]

Вж, 2 — концентрация активной части МЭА на входе в абсорбер, кмоль м . При абсорбции СО2 раствором МЭА изменение температуры по высоте аппарата незначительно, поэтому процесс приближенно можно рассматривать как изотермический. Если пренебречь сопротивлением в газовой фазе и продольным перемешиванием потоков, то решение [c.121]

Уравнения (IV-65) н (IV-бб) удовлетворительно согласуются с опытными лабораторными данными по абсорбции СО-2 моноэтанол-амином, а также с данными опытно-промышленных испытаний абсорбера с плоско-параллельной насадкой, в котором поверхность контакта фиксирована и влияние продольного перемешивания потоков невелико. [c.122]

Общая высота насадочного слоя равна сумме высот, рассчитанных для верхней и нижней зоны. Поскольку данных по продольному перемешиванию потоков газа и жидкости в аппаратах большого диаметра недостаточно, влияние диаметра абсорбера может быть учтено с помощью рис. IV-44. [c.123]

Методы расчета абсорберов с учетом перемешивания и распределения потоков еще недостаточно разработаны и их применение ограничено тем, что в ряд е случаев отсутствуют данные о необходимых параметрах, например, о коэффициентах продольного перемешивания. Следует также иметь в виду, что подавляющее большинство исследований по массопередаче было проведено и теперь еще проводится в предположении полного вытеснения. Поэтому обычно приходится иметь дело с заниженными значениями коэффициентов массопередачи, уже учитывающих отклонение структуры от идеализированной в опытном аппарате. Конечно, [c.200]

Происходящее в результате Т. д. осевое (продольное) перемешивание в направлении течения фаз в абсорберах, ректификац. колоннах, аппаратах для жидкостной экстракции и др. приводит к снижению движущей силы процесса по аппарату. Т. д. по нормали к границе раздела фаз обычно полезна, т. к. приводит к увеличению коэф. тепло- и массоотдачи. [c.601]

Перемешивание в поверхностных абсорберах. За последние годы проведено довольно много исследований продольного перемешивания в поверхностных, главным образом, насадочных абсорберах. К сожалению, они проведены в малых колоннах и не дают надежных данных при проектировании промышленных аппаратов. [c.360]

Продольное перемешивание в полых абсорберах со сплошным барботажным слоем изучали также в работах [7, 188—190]. Для прямоточной колонны получено [190] [c.479]

Из простых физических соображений следует, что в начальный момент времени (при i= 0) выходная концентрация целевого компонента в газе равна нулю. Во все последующие моменты времени t > О выходная концентрация отлична от нуля. Этим переходный процесс в абсорбере, описываемом диффузионной моделью, отличается от переходного процесса в абсорбере, описываемом моделью идеального вытеснения. Из выражения (5.1.11) для весовой функции 11(1 ) и аналогичного выражения для переходной функции [см. выражение (4.3.71) для переходной функции huit) противоточного теплообменника] следует, что на выходе абсорбера, описываемого моделью идеального вытеснения, переходный процесс начинается с запаздыванием на величину to, т. е. при использовании модели идеального вытеснения hi (t) = 0 при О / Сто- В противоположность этому в абсорбере, описываемом диффузионной моделью, переходной процесс на выходе аппарата начинается без запаздывания. За счет продольного перемешивания целевой компонент, внесенный газом в момент t=0, мгновенно распределяется по всему объему абсорбера, и поэтому во все моменты времени при t > О его концентрация на выходе отлична от нуля. Необходимо учитывать что в реальных абсорберах даже при наличии интенсивного продольного перемешивания переходной процесс на выходе начинается с некоторым запаздыванием. Это связано с тем, что однопараметрическая диффузионная модель не учитывает ряда физических факторов, влияющих на процесс, протекающий в абсорбере. Поэтому проведенные рассуждения являются строгими только для соответствующего [c.216]

Шестопалов и др. [132] изучали продольное перемешивание в барботажном абсорбере с насадкой (см. стр. 499). По данным этого исследования, вжне зависит от плотности орошения и уменьшается с повышением скорости газа. Дильман и Айзенбуд [132а1 определяли в аппаратах со сплошным барботажным слоем при противотоке и прямотоке газа и жидкости. Опыты показали, что мало зависит от скорости жидкости и возрастает с повышением приведенной скорости газа. Для противотока получены несколько более высокие значения что объяснено более высокой в этом случае относительной скоростью газа. [c.554]

Среди барботажных простейшими являются абсорберы со сплошным барбо-тажным слоем (рис. 11.10, а). Здесь газ, проходя через распределительную решетку 1, дробится на пузырьки, которые поднимаются в слое жидкости. Недостатком этих аппаратов является интенсивная тщркуляция жидкости (см. разд. 5.3.2) в вертикальном направлении (продольное перемешивание), приводящая к снижению движущей силы процесса массообмена (подробнее — см. разд. 8.2). [c.917]

Вредное влияние продольного перемешивания уменьшают путем секциотро-вания аппарата (рис. 11.10, б) тарелками 1, обеспечивая небольшую высоту бар-ботажного слоя в отдельной секции. При этом пузырьки газа собираются под каждой тарелкой, образуя сплошную газов>то фазу 3. Давление в газовой фазе должно бьггь достаточным, чтобы газ барботировал через слой жидкости на расположенной выше тарелке. Жидкость уходит с тарелки либо через те же отверстия, чго и газ, либо (что бывает чаще) через переливные трубы 2 круглого или иного сечения, устанавливаемые внутри абсорбера (как показано на рисунке) шш вне его. [c.918]

Один из главных недостатков этих аппаратов — выравнивание концентравдй в продольном направлении и уменьшение за счет этого средней движущей силы процесса массопередачи (см. разд. 8.2 и 10.8). Эффективным средством борьбы с продольным перемешиванием является секционирование аппарата — на рис. 11.12 показан трехсекционный абсорбер. [c.920]

Промышленный насадочный абсорбер с регулируемым запасом жидкости был испытан при более высоких нагрузках по газу (до 0,27 м/с при Р = 2,5 МПа) и по жидкости (до 106 м/ч) на Черкасском ПО Азот . Степень карбонизации насыщенного раствора МЭА с концентрацией 2,5 кмоль/м была повышена с 0,6—0,65 до 0,68—0,74 моль/моль при затоплении нижнего слоя насадки на 2—3 м. Отметим, что увеличение запаса жидкости лишь в нижней части абсорбера и секционирование по высоте аппарата позволили, как подробно описано в работах [210, 233, 234], получить заметно лучшие показатели по сравнению с показателями при использовании абсорбера с высокослойными ситчатыми тарелками. Работа последнего характеризуется нестабильностью и неравномерностью барботажа, свойственной аппаратам без продольно-поперечного секционирования, интенсивным продольным перемешиванием жидкости, значительным брызгоуносом. [c.209]

При использовании ячеечной модели насадочный абсорбер рассматривается как объект, состоящий из двух последовательностей ячеек полного перемешивания, между которыми происходит массообмен. Число ячеек по фазам определяется по степени продольного перемешивания этих фаз. Причем возможны два предельных случая полное перемешивание по жидкой фазе и полное вытеснение по газовой и, наоборот, полное перемешивание по газовой фазе и полное вытеснение по жидкой фазе. Для насадочных абсорберов особый интерес представляет первый случай. Ячеечная модель описывается системой диф-ференциально-разностных уравнений, решение которых относительно просто может быть осуществлено на ЦВМ. [c.369]