Химическая абсорбция равновесие газ жидкость

Растворы хемосорбентов во многих случаях являются сильными или слабыми электролитами, к которым неприменимы уравнения теории разбавленных растворов, используемые при физической абсорбции. При химической абсорбции равновесие в системе газ - жидкость отражается совокупностью физического равновесия газ - жидкость и химического равновесия растворенный компонент — хемосорбент. [c.238]

Кинетику превращений в системе жидкость (газ) — жидкость рассмотрим на примере абсорбции газа жидкостью с одновременной химической реакцией, считая, что реакция проходит только в жидкой фазе. До сих пор для количественного описания таких превращений широко используется пленочная теория Льюиса и Уитмена. Согласно этой теории, по обе стороны межфазной поверхности газ —жидкость существуют ламинарные пограничные пленки. Несмотря на то, что пленочная теория гидродинамически обоснована только для газа, она проста и удобна в применении. Предполагается, что вне пределов пограничных плепок изменения концентраций реагентов в направлении, перпендикулярном к межфазной поверхности, отсутствуют, а на поверхности контакта фаз между концентрациями абсорбируемого компонента в жидкости и в газе устанавливается динамическое равновесие. В состоянии такого равновесия зависимость между парциальным давлением газообразного компонента и его концентрацией в жидкой фазе выражается законом Генри. Принятая модель процесса используется при изотермических условиях его проведения. [c.250]

Равновесие гетерогенных процессов определяется константой равновесия химических реакций, законом распределения компонентов между фазами и правилом фаз. Равновесие между исходными реагентами и продуктами химической реакции, происходящей в одной из фаз, определяется константой равновесия Кр, Кс или Kw так же, как и для гомогенных процессов. При расчете и моделировании гетерогенных процессов степень приближения к равновесию характеризуется критерием равновесия Ра. Равновесные концентрации компонентов в соприкасающихся фазах определяются законом распределения вещества, который устанавливает постоянное соотношение между равновесными концентрациями вещества в двух фазах системы при определенной температуре. Постоянство соотношения не нарушается при изменении начальной концентрации компонента или общего давления в системе. На законе распределения основаны такие промышленные процессы, как абсорбция газов жидкостями, десорбция газов, экстрагирование и т. п. При моделировании процессов массопередачи подобие характеризуется критерием равновесности в следующем виде [c.151]

Растворенное в жидкости вещество может химически взаимодействовать с жидкостью или другим веществом, растворенным в жидкости. При каталитическом процессе химическая абсорбция и количество поглощенного жидкостью вещества ограничены равновесным давлением растворенного вещества над жидким раствором с учетом равновесия химической реакции. Применение химически активного растворителя (или веществ, содержащихся в жидкости в растворенном состоянии) сдвигает равновесие в сторону умень-щения противодавления со стороны жидкостного раствора. [c.98]

Все методы разделения основываются на определенных термодинамических свойствах компонентов и их смесей. Важную роль в данном случае играют законы о фазовом равновесии различного типа. Так, например, ректификация базируется на законах о фазовом равновесии системы жидкость-пар, экстракция - жидкость-жидкость, адсорбция — газ-твердое тело или жидкость-твердое тело, абсорбция - газ-жидкость и т. д. Кроме того, для расчета аппаратов широко используют ряд физико-химических свойств компонентов и их смесей таких, как вязкость, плотность, поверхностное натяжение, теплопроводность, теплоемкость и др. Все эти свойства, за небольшим исключением, зависят от состава [c.147]

Исследуем систему газ — жидкость, в которой жидкие компоненты практически не обнаруживают никакого напряжения и в которой компоненты газа растворяются в жидкости. Это — случай абсорбции. Условием равновесия является равенство химических потенциалов газа в сосуществующих фазах [c.135]

В случае десорбции мы имеем дело с реакциями, в ходе которых растворенный газ образуется, а не потребляется. Используя применительно к десорбции те же аргументы, что и при обсуждении проблем абсорбции (см. раздел VI-1-3), можно показать, что при достаточно высокой скорости химической реакции скорость десорбции оказывается существенно выше, чем она была бы при отсутствии реакции, а масса жидкости будет находиться в равновесии. Если условия равновесия в массе жидкости не обеспечиваются, то скорость процесса выражается уравнением (Х1,1) для физической десорбции. [c.265]

Гетерогенная модель. Если скорость процесса массопередачи мала или сравнима со скоростью реакции Гел, то равновесие между газом и жидкостью не достигается нигде в объеме аппарата. Поэтому для расчета степени превращения уравнения (5.13) и (5.14) должны быть решены одновременно. В этом случае конверсия строго зависит от величины межфазной поверхности а, и выбор условий проведения процесса более сложен, чем в первом случае. Типичными примерами таких ситуаций являются процессы абсорбции, сопровождающиеся химической реакцией абсорбируемого компонента в жидкой фазе. [c.241]

При изучении хемосорбционных процессов следует совместно рассматривать закономерности массопередачи и химической кинетики, так как скорости диффузионных этапов и химических стадий могут быть сопоставимы. Поэтому количественная характеристика хемосорбционных процессов связана со многими дополнительными факторами. Реакция в жидкой фазе понижает концентрацию поглощаемого газового компонента в жидкости, что увеличивает движущую силу процесса и ускоряет его по сравнению с физической абсорбцией. Увеличение общей скорости процесса тем больше, чем выше скорость реакции в жидкой фазе. В соответствии с этими особенностями при количественном выражении хемосорбционных процессов обычно вводятся поправки к величине движущей силы или коэффициента массопередачи, которые характеризуют равновесие и скорость реакции в жидкой фазе. При значительных скоростях реакции сопротивление жидкой фазы становится пренебрежимо малым. Наоборот, при медленной реакции ускорение процесса также мало и им можно пренебречь, рассматривая процесс как физическую абсорбцию. Движущую силу абсорбционных процессов наиболее точно можно выразить следующим образом [см. формулу (VI.14)] [c.161]

В случае протекания в жидкой фазе химической реакции, сопровождающей абсорбцию, общий козффициент абсорбции, отнесенный к жидкостной пленке, обычно будет больше, чем достигаемый при простой физической абсорбции. Однако при очень медленно протекающих реакциях (например, реакция двуокиси углерода с водой) растворенные молекулы успевают, по-видимому, продиффундировать в основное ядро жидкости до начала химической реакции, и общий коэффициент массопередачи увеличится лишь незначительно. В этом случае определяющим фактором является сопротивление жидкостной кленки можно предположить, что на поверхности раздела фаз жидкост . находится в равновесии с газом и коэффициент массопередачи зависит от разности молярных концентраций СО 2 на поверхности раздела фаз и в основном ядре жидкости. [c.15]

Как правило, схема процессов абсорбции углеводородов сравнительно проста. При первичном процессе какие-либо основные или побочные химические реакции не протекают часто вполне применимы уравнения равновесия между паром и жидкость)о, выведенные из законов для идеальных растворов. Поскольку массообмен в этих случаях не усложняется протеканием химических реакций в жидкой фазе, проектные расчеты могут основываться на обычных концепциях коэффициента абсорбции и теоретической тарелки. Важнейшим осложняющим фактором при расчете абсорбционных установок для выделения углеводородных продуктов часто является присутствие весьма многочисленных компонентов. Это не только чрезвычайно сильно усложняет вычисления, но и вызывает необходимость располагать обширными данными по равновесиям для этих многочисленных компонентов. Равновесные данные для сравнительно простых смесей парафиновых углеводородов, встречающихся при процессах абсорбции природного газа, подробно рассматриваются в литературе. Методика расчета таких установок вполне установилась и с достаточной полнотой изложена в ряде руководств [39—41]. Кроме того, в коксовом газе наряду с азотистыми, сернистыми и кислородными соединениями содержатся многочисленные циклические углеводороды и поэтому методика расчета установок для выделения углеводородов из таких газовых систем разработана несколько меньше. Поскольку удаление нафталина является важной фазой очистки каменноугольного газа, используемого в качестве бытового топлива (вследствие частого образования твердых [c.371]

Здесь г — константа скорости химической реакции второго порядка Da, Db — коэффициенты молекулярной диффузии абсорбируемого компонента и хемосорбента в жидкой фазе Рж — коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при физической абсорбции Лр — текущая концентрация абсорбируемого компонента в жидкости на границе раздела фаз h — высота абсорбера — константа фазового равновесия Шг, — приведенные скорости газа и жидкости. Индекс 1 относится к нижнему сечению, индекс 2 — к верхнему сечению аппарата. [c.156]

В газовой фазе двуокись и четырехокись азота постоянно находятся в состоянии химического равновесия и их перенос на поверхность соприкасающихся фаз совершается в соответствии с законом молекулярной диффузии газов. В пограничном слое газ — жидкость происходит переход N02 в жидкую фазу. Скоростью этого процесса при обычных условиях абсорбции и определяется скорость перехода N02 в раствор. [c.142]

Кинетика физической абсорбции изучена относительно хорошо. Во многих случаях, особенно при больших концентрациях извлекаемого компонента, скорость абсорбции лимитируется скоростью диффузии в жидкой фазе. При тонкой очистке, т. е. когда концентрация примеси мала, независимо от механизма абсорбции скорость ее лимитируется диффузией примеси в газовой фазе. В любом случае массообменная аппаратура процессов физической абсорбции, так же как и процессов хемосорбции, в которых скорость химической реакции велика, относительно легко поддается интенсификации. На выходе газа и жидкости из абсорберов и десорберов степень приближения к равновесию, как правило, достигает 70—80%. [c.31]

При повышении температуры равновесие химических реакций, протекающих при абсорбции, сдвигается влево происходит десорбция СО-2 и регенерация МЭА. Для десорбции двуокиси углерода раствор нагревают водяным наром. Разложение карбаматов и карбонатов, диффузия молекул свободной двуокиси углерода в жидкости к поверхности раздела фаз, переход их в паро-газовую фазу и диффузия молекул СОз в основную. массу паро-газового потока сопровождаются многократным испарением воды из раствора и конденсацией водяных паров. [c.135]

В химической технологии большое значение имеют процессы диффузионного обмена веш еством между фазами. Сюда относятся с одной стороны перегонка (ректификация) жидких смесей,с другой, — процессы абсорбции (поглощения газов жидкостями) и экстракции (переноса вещества между двумя несмешивающимися жидкими фазами). Перегонка представляет собой многократное повторение процессов испарения и конденсации при переменном составе жидкой смеси. Поглощение газа жидкостью подобно процессу конденсации, с той лишь разницей, что к диффузионному сопротивлению газа добавляется диффузионное сопротивление конденсированной фазы. Если абсорбция не сопровождается медленными химическими реакциями, то на поверхности устанавливается равновесие между концентрациями диффундирующего вещества в газовой и жидкой фазах. При стационарном протекании процесса он может быть описан моделью двух пленок газовой и жидкой. Как и всегда в подобных случаях, действует закон сложения последовательных сопротивлений [c.166]

Метод определения равновесия в процессе неизотермической или адиабатической абсорбции довольно прост. На диаграмму X—Y (рис. 14-21) наносим пучок изотерм равновесия в пределах, возможных в исследуемой системе температур tu I2, h. .. Зная температуру и состав растворителя Хо, находим на соответствующей изотерме точку А. Дальнейшая задача заключается в определении температуры жидкости при изменении концентрации до некоторого значения X. При этом необходимо иметь термо-химические данные для рассматриваемого раствора. Эти данные относятся обычно к молярным величинам. Концентрацию раствора X пересчитываем на количество п молей растворенного компонента, приходящихся на 1 моль растворителя [c.774]

Трудности, возникающие лри изучении кинетики в гетерогенных системах, обусловлены рядом обстоятельств. В системах газ — жидкость — твердое вещество, к которым относятся многие из них, на течение процесса кроме химических факторов заметное влияние могут оказывать физические процессы абсорбция газа жидкой фазой, диффузия растворенного вещества к поверхности твердой фазы. Это необходимо учитывать при интерпретации кинетических закономерностей, наблюдаемых в гетерогенных системах. В частности, для этих систем характерна линейная зависимость стационарной скорости реакции от площади поверхности катализатора или его массы. Отклонение от линейности всегда можно интерпретировать как влияние физических процессов. Эти трудности частично преодолеваются созданием условий, обеспечивающих эффективный массоперенос, что исключает возникновение градиента концентрации мономера в растворе. Кинетические измерения обычно проводят в условиях равновесия между газовой и жидкой фазами. [c.206]

Химические реакции протекают одновременно с физическим процессом абсорбции. Движущей силой абсорбции (диффузии) является разность между парциальными давлениями H2S или Og в газовой фазе и в растворе МЭА. Молекулы HgS и Og, преодолевая сопротивление пленки жидкости, вступают в химическую реакцию с МЭА. Образующиеся при этом продукты очень быстро удаляются с поверхности раздела фаз и равномерно распределяются по всей толще раствора. Поэтому парциальные давления абсорбируемых кислых газов в растворе не возрастают, а остаются на одном и том же уровне. Так как значения давлений паров Og и HgS, находящихся в равновесии с МЭА, близки к нулю (или даже равны нулю), то поглощение кислых газов раствором возможно до тех пор, пока весь находящийся в растворе МЭА не вступит в химическую реакцию с этими газами. [c.60]

При поглощении газа происходит такая химическая реакция, что после поглощения газ не показывает измеримой упругости пара. Примером этого случая может служить абсорбция паров аммиака серной кислотой. Так как получающийся продукт, сульфат аммония, обладает при обычной температуре ничтожно малой упругостью пара аммиака, то теоретически возможно введением газа в тесное соприкосновение с жидкостью в аппарате с перемешиванием полностью извлечь аммиак. Анализ газов абсорбционной пипеткой основан именно на реакциях этого типа. Так как необходимым условием при этом является, чтобы давление газа в газовой фазе было равно давлению его над жидкой фазой при равновесии, то для получения полного поглощения газа это давление над жидкой фазой должно быть равно нулю. Однако подобные простые процессы осуществляются на практике только в отдельных случаях. [c.546]

В главе 1 рассмотрено движение однородных потоков, основывающееся главным образом на законах классической механики жидкостей, в главе II — движение неоднородных потоков, причем особое внимание уделяется новейшим экспериментальным данным. Глава III посвящена процессам, основанным на законах классической термодинамики, в частности связанным с понятием необратимости. В главе IV изложены законы теплопередачи. В главе V описаны процессы, в основе которых лежат законы межфазного многокомпонентного равновесия, т. е. законы физической химии, в главе VI — многоступенчатые процессы (ректификация, абсорбция, жидкостная экстракция), объединяемые общим расчетным методом. Процессы, сущностью которых является кинетика массопередачи, рассмотрены в главе VII, процессы одновременной тепло-и массопередачи, которые имеют место при сушке газов и твердых тел, — в главе VIII. Глава IX посвящена техническим проблемам химических реакторов. [c.8]

Равновесие в системе Ж—Г характеризуется правилом фаз, указывающим необходимые условия существования данного количества фаз, т. е. число параметров, характеризующих равновесие, законом распределения компонента между фазами и константой равновесия химических реакций. Для перечисленных процессов характерны главным образом двухфазные системы, содержащие один, два и более компонентов. Фазовое равновесие для этих систем изображается в виде диаграмм состав — свойство, чаще всего состав — температура кипения. Так, например, диаграмма состав — температура кипения трехкомпонентной системы Н2О—НМОз—Н2504 (рис. 75) позволяет определить равновесные составы жидкости и паров кипящих смесей или температуры кипения смесей заданного состава при равновесии. На анализе этой диаграммы и расчетах при помощи ее основано производство концентрированной азотной кислоты ректификацией смесей разбавленной азотной и концентрированной серной кислот. Графическое изображение распределения компонентов между фазами при равновесии дается, например, в координатах С —где — равновесное содержание компонента в газовой фазе С ж—содержание компонента в жидкой фазе. Для процессов абсорбции и [c.156]

Принципиально непрерывный процесс физической абсорбции может быть организован по рассмотренной вьипе ступенчатой противоточной схеме. Однако в том случае, когда для разделения необходимо значительное количество теоретических ступеней, такая схема становится громоздкой. Кроме того, до сих пор говорилось лишь о равновесных состояниях, которые устанавливаются при весьма продолжительном соприкосновении фаз. Как отмечалось в подразделе 1.4.1, установление равновесия в системе газ—жидкость заключается в выравнивании локальных концентраций в объеме фаз. Перенос массы в пределах каждой фазы (массоперенос) осуществляется в основном за счет процессов конвективной диффузии. Скорость массообмена между фазами определяется разностью концентраций текущей средней концентрации в объеме фазы и концентрации компонента, зависящей от концентрации в другой фазе, которая будет иметь место после установления равновесия. Эта разность концентраций называется движущей силой абсорбции. Скорость массообмена зависит также от поверхности соприкосновения фаз и скорости конвективной диффузии, которая в свою очередь определяется физико-химическими свойствами участвующих в процессе веществ, скоростями движения фаз и видом массообмешюго устройства. Скорость массообмена существенно падает при приближении к равновесию, поэтому рассмотренная выше схема ступенчатого контакта, в которой на каждой ступени достигается состояние, близкое к равновесию, неэффективна при необходимости большого числа теоретических ступеней разделения. [c.41]

Работы Горнорудного бюро проводились при давлениях, лишь незначительно превышающих атмосферное. Поэтому полученные = результаты полностью обусловлены лишь химическим равновесием Для .аналогичной системы с натрием вместо калия [201] и для системы друркись углерода—сероводород—карбонат натрия—бикарбонат натрия- оерни-стый натр—вода [379] было показано, что свободные формы. соединений, существующие в растворе под повышенным давлением, оказывают значительное влияние на равновесие газ—жидкость при абсорбции, сопровождающейся химическими реакциями. С достаточной уверенностью можно предположить, что этот вывод справедлив и для системы двуокись углерода — сероводород — углеводород — карбонат калия — бикарбонат калия—сульфгидрид калия—вода. [c.355]

Алгоритм технологического расчета АПЕ абсорбера (АБ) базируется на математической модели АБ, с состав которой входят уравнения физико-химического равновесия системы рассол — парогазовая смесь NHg—СО2—Н2О, уравнения кинетики тепло- й массопере-дачи, гидродинамические характеристики, уравнения общего теплового баланса, общего и покомпонентных материальных балансов процесса абсорбции. Элементарным звеном математической модели АБ является г-я тарелка (отдельный контактный элемент). Расчет проводится от тарелки к тарелке методом итераций, начиная с нижней (первой) тарелки. При этом в уравнениях теплового и материального балансов используются значения составов и температур потоков на входе и выходе тарелки, а при вычислении равновесных концентраций компонентов в парогазовом потоке — средние арифметические значения концентраций компонен1 ов в жидкости на входе и выходе тарелки. Расчет тарелки заканчивается, если полученные в некотором -S-M и предыдущем (s—1)-м приближениях значения содержания аммиака в жидкости отличаются на величину, по абсолютному значению не превышающую заданную погрешность вычислений. Расчет последующей (г+1)-й тарелки начинается после завер- [c.115]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология