Хемосорбенты

Экстрактив и хемосорбент диффундируют навстречу друг другу. Для быстропротекающих реакций концентрации С1 и С2 в зоне реакции Р - Р равны нулю. В рамках пленочной теории рассматривается стационарный массоперенос, и массовые потоки в каждой из зон равны [c.266]

По мере дальнейшего увеличения концентрации хемосорбента при [c.267]

Обычно рассматривают случаи, когда присутствующий в фазе реакции хемосорбент расходуется на получение продуктов реакции и его [c.269]

Здесь Ф - фактор ускорения, определяемый отношением потока вещества при наличии химической реакции к величине диффузионного потока при отсутствии химической реакции M=k D к , - начальная концентрация хемосорбента к - коэффициент массопередачи в фазе, где протекает химическая реакция [c.270]

Перейдем к наиболее распространенному случаю массообмена, осложненной химической реакцией второго порядка. Пусть растворенный в капле экстрагент, диффундируя в сплошную фазу, вступает там в химическую реакцию второго порядка с хемосорбентом. Будем считать, что вдали от частицы концентрация хемосорбента постоянна по объему и что в течение всего процесса поток хемосорбента через поверхность капли отсутствует. Для стационарного процесса массообмена такая задача может быть сведена к решению системы безразмерных уравнений [c.274]

Эти уравнения, как известно, получены в предположении постоянства концентраций вдоль гидродинамических линий тока. При условия постоянства концентраций экстрагента и хемосорбента вдоль линий тока выполняются на поверхностях, расположенных сколь угодно близко от фронта реакции. Поэтому можно считать, что фронт реакции также совпадает с линиями тока. Отметим, что в экспериментальном исследовании [406], где при больших значениях Кг проводилось визуальное наблюдение движения фронта реакции, показано, что вид поверхности реакции близок по форме к виду поверхностей тока. [c.278]

Для средней концентрации хемосорбента Сг при Т<Т1 можно получить аналитическое решение. Для этого достаточно в уравнение материального баланса Qm= — ( rd 6)d 2 dt подставить выражение (6.89). Тогда после соответствующих преобразований получим [c.279]

При увеличении отношения коэффициентов диффузии хемосорбента и экстрагента доля извлеченного каплей вещества заметно растет 280 [c.280]

При анализе рассмотренного вьппе процесса массообмена с быстропротекающей химической реакцией важную роль играет параметр (i. Он количественно характеризует роль диффузионного сопротивления каждой из фаз, и в зависимости от его величины можно рассматривать случаи, когда сопротивление переносу сосредоточено как в дисперсной фазе, где протекает реакция, так и в сплошной. На рис. 6.10 - 6.13 приведены примеры расчетов, когда сопротивление переносу сосредоточено в объеме одной из фаз, а также общий случай соизмеримых фазовых сопротивлений. Заметим, что дпя любого (3 рост параметров man способствует повьпиению скорости транспорта хемосорбента к поверхности капли, а рост т, кроме того, приводит к повьпиению химической емкости, что обусловливает возрастание времени Ti, определяющего начальный временной интервал, в котором реакция протекает на поверхности капли. Величина ti существенно зависит от /3. Так, при больших 3, когда сопротивление переносу сосредоточено в сплошной фазе, значение Tj особенно велико.. Это ясно как из зависимости для отношения потоков (см. рис. 6.13), так и из графиков дпя средних концентраций (рис. 6.10), где о движении фронта реакции можно судить по величине i внутри капли. В течение времени т,, когда реакция протекает на поверхности, экстрагент в каплю не поступает и концентрация С, =0. [c.282]

Дифференциальные уравнения материального баланса экстрактива и хемосорбента в сплошной фазе с учетом продольного перемешивания [c.294]

Согласно пенетрационной модели, уравнения материального бала са для хемосорбента в сплошной фазе и экстрактива в дисперсной фазе имеют вид [c.297]

Интегральные соотношения. Аналогично соотношениям (8.28), (8.30) для массообмена без химической реакции средние по объему концентрации экстрактива и хемосорбента без и при наличии циркуляции определяются выражениями [c.309]

Уравнение материального баланса для сплошной фазы при соизмеримых сопротивлениях фаз и граничные условия для всех случаев определяются формулами (8.14) —(8.16), в которых У =С, . Безразмерные концентрации экстрактива и хемосорбента определяются выражениями (8.53). [c.311]

Наибольшее применение пленочная теория нашла в случае, когда химическая реакция протекает в диффузионной области, т. е. для процессов с быстропротекаюшими реакциями. В этом случае зона реакции мала и приближенно может бьггь заменена фронтом. Фронт разделяет поток на две области. В одной иэ них находится экстрагент, а в другой -хемосорбент. Поскольку реакция протекает мгновенно, то на фронте реакции концентрации реагирующих веществ равны нулю. Скорость процесса переноса в данном случае лимитируется скоростью подвода вещества за счет диффузии. [c.265]

Пленочная модель предполагает наличие двух диффузионных пленок б) и 52 в фазах / и 2 (рис. 6.1). В фазе 2 протекает необратимая бимолекулярная реакция между растворенным экстрактивом (абсорбтивом) и хемосорбентом. Предполагается, что на границе раздела фаз Г- Г имеет место фазовое равновесие [c.266]

Из формулы (6.36) следует, что в общем случае движущая сила процесса зависит как от концентрации хемосорбента Сх. так и от концентрации абсорбтива с, в фазе 1. Это бьшо экспериментально подтверждено дпя процессов абсорбции на плоской границе раздела фаз Позиным [393] и Кишиневским [394]. [c.267]

Итак, дпя больших концентраций хемосорбента при вьшолнении условия (6.38) движущей силой процесса абсорбции или экстракции является Сх- Скорость массопередачи в данном случае зависит от концентрации абсорбтива в фазе 1. [c.267]

Таким образом, при очень больших концентрациях хемосорбента, удовлетворяющих неравенству [6.40], скорость массопередачи определяется концентрацией абсорбтива в фазе 7 и не зависит от концентрации хемосорбента в фазе 2. [c.268]

Решение такой задачи получено в работе [397]. Безразмерные концентрации экстрагеята и хемосорбента определяются формулами [c.270]

Количество вешества, перешедшее в каплю к данному моменту времени, находится в ней как в свободном, так и в связанном состояниях. Обозначим через v объем капли. Тогда доля непрореагированного экстрагента составит v jo f. Количество экстрагента, находящегося в тя-эанном состоянии, определим п убыли хемосорбента v 2 о (1 — j ). [c.277]

Выражение (6.87) записано при условии, что валентности реагирующих компонентов равны между собой. Если валентности экстрагента и хемосорбента не равны, то концентрацию х мосорбента следует умножить на стехиометрический коэффициент. [c.278]

Концентрация хемосорбента на поверхности капли уменьшается со временем от единицы до нуля, достигаемого в момент времени Тх. Начиная с этого момента, вступают в силу граничные условия (6.86), (6.87). Таким образом, обшее решение задачи сводится к последовательному решению двух задач сначала ддя временного интервала 0< <г<Т] решаются уравнения (6.84), (6.85) при условии, что на поверхности поток хемосорбента задан выражением (6.90), а затем для т>т, решается система уравнений (6.89), (6.90) с условиями согласования на фронте реакции и рассмотренными выше начальными и краевыми условиями. Значение т, определяется при решении первой задачи из условия [c.279]

Рис. 6.8 дает представление о влиянии параметров Ре и m на величину А. Значение т характеризует величину емкости хемосорбента, рост которой, как известно, приводит к более интенсивному массообмену. Сплошные кривые для А соотвегствуют расчетам при Ре = 40, а штриховые — при Ре - . Кривые 1, 2 тл 4 построены при / j и = 1 и т = 5 3 и 1, соответственно, и могут быть приближенно описаны аналитической формулой (6.97). Значение А о определяется в данном случае по кртвой б, рассчитанной для Кг = 0. Кривая 3 соответствует режиму быстропротекающей реакции при т=п = 1 и (3 = 0,0005 и также может быть рассчитана с помощью формулы (6.97). Для нее значение Л о определяется по кривой 5. Введя отношение величин Ао для кривых 3 и 4, определенных по формуле (6.97), заметим, что оно равно отношению величин Aq для кривых 5 и б. Этот факт указьшает на то, что в данном случае гидродинамика не влияет на химическую реакцию и роль критерия Пекле в процессе хемосорбции та же, что и при чистой диффузии. [c.280]

Здесь Ai п Аг - степени насыщения экстрагента и хемосорбента при физической экстракции, которые могут быть рассчитаны дпя любого момента времени т с помощью формул Кронига и Бринка. Поскольку T=DitlR , то —-критерий Фурье, определенный по коэффи- [c.282]

Величина А, представляет собой долю 1звлеченного вещества, находящегося в капле в свободном состоянии, лА = 1-С2 - в связанном, определяемом при убыли хемосорбента. Эти величины можно приближенно рассчитывать для любого времени с помощыо данных приложения 2. [c.284]

Исследованию и расчету колонных химических реакторов и процессам абсорбции и десорбции в колонных аппаратах посвящена об-щирная литература. Больщинсгво работ относится к экспериментальному изучению конкретных систем и получению эмпирических формул дпя расчета аппаратов. В ряде работ применяются пленочная и пенетрационная модели массопередачи с химическими реакциями, изложенные в гл. 6. Поскольку, однако, эти модели разработаны для случая постоянства концентрации хемосорбента и абсорбтива (экстрактива) в сплошной и дисперсной фазах, их применение дпя расчета прямо- и противоточных аппаратов затруднено. Обычно при расчете колонных аппаратов полагают, что коэффициент ускорения массообмена вследствие протекання химических реакций постоянен по высоте колонны. Это допущение может привести в ряде случаев к существенным ошибкам. [c.286]

Раэберем отучай, когда в сплошной фазе протекает медленная необратимая химическая реакция второго порядка [413]. Начало координат совместим с местом ввода дисперсной фазы. Будем считать, что хемосорбент нерастворим в дисперсной фазе. Вступающий в химическую реакцию компонент (экстрактив или абсорбтив) будем назьшать в дальнейшем без ограничения общности экстрактивом. [c.286]

Идеальное вытеснение. При идеальном выгеснении зависимость концентраций экстрактива С1 и хемосорбента Сг от текущей высоты колонны А находится из решения уравнений материального баланса [c.287]

В случае противотока заданной величиной является концентрация хемосорбента в сплошной фазе в верху колонны Сг г. а не Сг j. Поэтому безразмерный параметр g, входящий в формулу (7.5), необходамо выразить через С2 2. Искомая зависимость имеет вид [c.287]

При больших значениях ф У(. и вьшолнении неравенств (7.12) скачок концентрации хемосорбента на входе в реактов (7.20) стремится 19 291 [c.291]

Полученные результаты непосредственно обобщаются на случаи необратимых параллельных п реакций первого порядка и т реакций второго порядка. Обозначим концентрации продуктов реакции первого и второго порядков с,у (г = 1,2) и, соответственно, константы скоростей реакций кц. При этом концентрации экстрактива и хемосорбента определяются из тех же уравнений, что в ранее (ат1 = 1,я = 1) — см. уравнения (7.45), (7.46), — с той лишь разницей, что в них должны бьггь подставлены значения констант [c.295]

Обозначим безразмерные концентрации зкстрактива,абсорбтива и хемосорбента внутри частицы через [c.307]

Из уравнений (8.66) следует, что минимальное значение модуля G, при котором хемосорбент полностью прореагирует с экстрактивом (абсорбтивом), определяется выражением [c.310]

Расчеты показали, что капитальные вложения в установку двухступенчатой мембранной очистки природного газа, содержащего 207о(об.) СОг, в два раза меньще, чем на абсорбционную с использованием хемосорбента. Более того, единственным видом эксплуатационных затрат в мембранном процессе являются расходы на энергию (топливо), используемую для регенерации гликоля (после осушки газа) и для работы компрессора [c.292]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология