Массопередача в условиях процесса ректификации

Все изложенные выше закономерности, относящиеся к оптимальному давлению, разобраны применительно к условиям ректификации, при которых основное диффузионное сопротивление массопередачи сосредоточено в жидкой фазе. В случае, когда кинетика процесса зависит от скорости массоотдачи в обеих фазах или только от скорости массоотдачи в паровой фазе, с понижением давления степень разделения (очистки) непрерывно возрастает. Поэтому выбор ра- [c.120]

МАССОПЕРЕДАЧА В УСЛОВИЯХ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ [c.67]

Массопередача в процессе ректификации заключается в переходе высококипящих компонентов из паровой фазы в жидкую и в переходе в противоположном направлении эквивалентного количества низкокипящих компонентов. Таким образом, массообмен между паром и жидкостью является взаимным. Процесс фазового перехода можно рассматривать как состоящий из трех стадий 1) переноса вещества из объема отдающей фазы к границе раздела между фазал и 2) перехода вещества через пограничный сдой 3) переноса вещества от границы раздела в объем принимающей фазы. Скорость каждой из стадий зависит от движущей силы, за которую обычно принимается разность концентраций переносимого компонента, сопротивления переносу, зависящего от гидродинамической обстановки, в которой протекает процесс массообмена, и технологических условий. [c.28]

В настоящее время известно большое количество алгоритмов расчета массообменных процессов (ректификация, экстракция, абсорбция, адсорбция и т.д.), отличающихся степенью детализации отдельных элементов, но, по сути, предназначенных для решения систем уравнений материального и теплового балансов, нелинейность которых зависит от точности описания парожидкостного равновесия, кинетики массопередачи, гидродинамики потоков. Объем входной информации зависит от точности модели, однако выходная информация подавляющего большинства алгоритмов практически одинаковая — профили концентраций, потоков и температур по высоте аппарата и составы целевых продуктов. Правда, соответствие результатов расчета реальным данным будет определяться тем, насколько точно в модели воспроизведены реальные условия. [c.314]

Для построения кинетической кривой рассчитываются коэффициенты массопередачи и массоотдачи в условиях процессов абсорбции и ректификации, [c.701]

Находим коэффициент массопередачи исходя из условий проведения процесса ректификации. [c.73]

Как следует из приведенного обзора, большинство методов обеспечения сходимости предназначено для решения задач определенного класса, связанных с необходимостью учета тех или иных закономерностей процесса ректификации многокомпонентных смесей. Исключением является лишь метод двойной модифицированной 0-коррекции, использование которого позволяет проводить расчеты комплексов колонн произвольной сложности в условиях учета реальных условий паро-жидкостного равновесия в неидеальных смесях, кинетики массопередачи и гидродинамического характера взаимодействия потоков пара и жидкости на ступени разделения [130, 276]. [c.66]

В гл. III рассмотрены методы термодинамического расчета процесса ректификации смеси кислород—аргон—азот, основанные на понятии теоретической тарелки. Как известно, эта модель не удовлетворяет действительному процессу на тарелках — на реальных тарелках не достигается равновесия между жидкостью и паром, имеется градиент концентраций жидкости, потоки жидкости и пара распределяются неравномерно 2, 5, 15, 27, 52, 53, 55, 69, 71]. Изучению гидродинамики и массопередачи при ректификации, в том числе в ВРК [15], в последние годы уделяется большое внимание. Однако составление математической модели процесса, которая бы учитывала в достаточной степени все факторы, действующие на реальной тарелке при ректификации многокомпонентных смесей, является весьма сложной задачей. При ректификации воздуха решение этой задачи встречает дополнительные трудности вследствие работы колонны в условиях пульсаций от переключения регенераторов. [c.104]

В связи с необходимостью получения в промышленном масштабе особо чистых веществ большое значение приобретают также исследования кинетики процесса в условиях микроконцентраций компонента в растворе. Исследования по массообмену в большинстве случаев ограничивались областью средних концентраций, а массопередача микроконцентраций в условиях глубокой очистки методом ректификации изучена недостаточно. [c.31]

Для процессов ректификации создание более точных методов проектирования требует применения концепции реальной ступени разделения, т. е. разработки методов расчета, в основе которых лежит не теоретическая ступень разделения, предполагающая наличие равновесия между паром и жидкостью на ступенях контакта, а реальная ступень с разделительной способностью, определяемой с учетом конечной скорости процессов массопередачи, протекающих в условиях конкретного характера движения взаимодействующих потоков пара и жидкости. Использование концепции реальной ступени разделения позволяет существенно повысить точность расчетов, однако требует значительно большего объема информации для построения математической модели процесса, что приводит к необходимости более углубленного изучения таких строго не описываемых сторон процесса ректификации, как гидродинамика взаимодействия пара и жидкости в колоннах и кинетика массопередачи в многокомпонентных смесях. [c.313]

Как известно, процесс ректификации заключается в про-тивоточном взаимодействии пара и жидкости, осуществляемом в аппаратах с непрерывным или ступенчатым контактом фаз. Очевидно основным условием высокоэффективной работы ректификационного аппарата является обеспечение благоприятных условий массопередачи. [c.357]

Термодинамическая теория ректификации не занимается выяснением молекулярно-кинетического механизма рабочего процесса в колонне, ибо не исследует диффузионной природы и кинетической картины явления массопередачи при контактировании паров и флегмы. Она изучает предельные условия процесса и устанавливает эталоны, сравнением с которыми можно получить объективно правильное суждение о работе практического аппарата и о степени его отклонения от наиболее совершенного в рассматриваемых условиях образца. [c.301]

Несмотря на наличие работ [2—9], некоторые стороны процесса ректификации изучены недостаточно. Часть наиболее интересных вопросов массопередачи, например влияние гидродинамических условий движения жидкой фазы на коэффициент массопередачи, количественная оценка величин сопротивлений переносу вещества в жидкой и паровой фазе, не разработаны. [c.84]

Последние достижения в развитии термодинамики необратимых процессов дали возможность выразить и количественно оценить довольно сложную по своей природе движущую силу процесса массопередачи в условиях ректификации. [c.4]

Считая, что при изотермической диффузии газов величина разности химических потенциалов пропорциональна разности концентраций, часто, без достаточного на то основания, разность концентраций используют для оценки движущей силы процесса массопередачи в условиях ректификации. [c.5]

В известных монографиях по вопросам ректификации [7], [13] и главах, посвященных этому процессу в книгах по процессам и аппаратам химической технологии [14], [15], расчет ректификационных колонн излагается обычно с позиций метода сравнения (с использованием понятия о теоретической тарелке) [13], или с позиции концентрационной диффузии [15]. Учитывая наметившуюся в последнее время тенденцию привлечения термодинамики необратимых процессов к описанию движущей силы процесса массопередачи в условиях ректификации [10] и возможность расчета полей параметров движущей силы в условиях перекрестного тока [c.5]

При определении движущей силы процесса массопередачи в условиях ректификации использованы основные принципы термодинамики необратимых процессов, позволяющие комплексно учесть совместное действие различных по своей природе причин, вызывающих этот процесс. Сделана попытка расчета средней движущей силы процесса массопередачи с учетом относительного движения фаз в контактном устройстве и особенностей процесса в условиях барботажа. С этой целью все контактные устройства классифицированы не только по конструктивному признаку, но и в зависимости от относительного движения фаз при их взаимодействии. [c.6]

Определение фазы, кинетика массообмена в которой лимитирует процесс массопередачи, является обязательным условием при конструктивном и технологическом оформлении ректификации. В зависимости от контролирующей фазы ректификации по-разному сказывается влияние различных факторов на эффективность разделения и очистки веществ. К их числу в первую очередь следует отнести влияние давления (температуры) на кинетику процесса [54], влияние распределения жидкости по насадке на ВЕП [55], влияние поверхностно-активных веществ [56] и др. Кроме того, расчленение общего коэффициента массопередачи на коэффициенты массоотдачи является необходимым этаном при обобщении экспериментального материала по ректификации различных веществ. При этом совершенно четко выявляется влияние гидродинамических режимов и физических свойств фаз, а также конструктивных элементов аппарата на скорость массоотдачи в каждой фазе. [c.93]

В качестве основной модели, позволяющей исследовать воздействие вращательного движения на массопередачу в газожидкостных системах, в настоящей работе выбрана модель с кольцевым зазором между двумя вертикальными цилиндрами, из которых внешний неподвижен, а внутренний вращается. Исследование проводилось на процессах абсорбции и ректификации. При этом всесторонней проверке подвергся принцип аддитивности диффузионных сопротивлений, являющийся основой рассмотрения массообменного акта в различных условиях. В этой связи следует упомянуть об апробировании различных методов получения информации о протекании массопередачи в каждой из взаимодействующих фаз, в том числе прямого измерения коэффициентов массоотдачи в экстремальных случаях (при абсорбции двуокиси углерода водой, абсорбции аммиака кислотой) и использования разнообразных методов разложения общего коэффициента массопередачи (при ректификации). [c.9]

Следует отметить, что пренебречь в данном случае термодиф- фузионным эффектом можно лишь потому, что его удельная движущая сила мала по сравнению с удельной движущей силой диффузионного эффекта. Обычно считают, что малое влияние термодиффузионного эффекта связано с отсутствием заметного градиента температуры. Такое объяснение, правомерное для процессов массопередачи, протекающих в изотермических или близким к ним условиях, находится в противоречии с сущностью процесса ректификации, предполагающего при Р = onst непременное наличие градиента температуры. Эта особенность процесса ректификации хорошо иллюстрируется уравнением (131), из которого следует, что поток массы в процессе ректификации пропорционален grad Г и возможен лишь при gradr= 0. [c.74]

Процессы массопередачи в аппаратах пленочного типа изучались многими исследователями в основном на маловязких системах в условиях испарения чистых жидкостей, абсорбции и десорбции различных газов или в условиях дистилляции и ректификации. Большинство исследователей выражают массопередачу в газовой фазе в пленочном аппарате через коэффициент массоотдачи для газовой фазы [c.140]

Ректификация представляет собой процесс разделения смеси компонентов летучих жидкостей с различной упругостью паров. Для проведения этого процесса наряду с тарельчатыми колоннами используются аппараты колонного типа, заполненные насадкой. Наиболее распространена керамическая насадка — полые цилиндры, в насадочных колоннах пар движется снизу вверх навстречу стекающей жидкости (противотоком), при этом легколетучие компоненты имеют повышенную концентрацию в паре, а труднолетучие (тяжелые) — в жидкости. Потоки пара и жидкости находятся Б постоянном взаимодействии на поверхности насадки. Разность концентраций фаз обеспечивает условия, необходимые для диффузионного переноса вещества в системе контактирующих сред. Процесс переноса вещества, или массопередача, между фазами идет непрерывно, в результате непрерывно меняются концентрации потоков жидкости и пара вдоль всей поверхности контакта фаз (по высоте колонны). Таким образом, в насадочной колонне протекает противоточный дифференциальный процесс массообмена между фазами (пар — жидкость) по высоте аппарата. [c.251]

Если расчет многокомпонентной ректификации ведется методом от тарелки к тарелке с учетом кинетики процесса, то при закрепленных условиях разделения положение кривой равновесия в той или иной степени зависит от численных величин кинетических параметров (коэффициентов массопередачи или к. п. д. тарелок). Этот факт нельзя расценивать как противоречащий термодинамическим законам, так как рассматриваемая кривая представляет собой условную кривую равновесия, построенную с использованием точек, число которых равно числу тарелок. Координаты всех точек на кривой определяются с использованием уравнения равновесия. При этом положение любой точки зависит [c.193]

Используя полученные соотношения, при репгении математической модели был составлен алгоритм расчета на ЭВМ оптимальных парамефов (Тош, ш Ас )) в процессе ректификации (где Тот период цикла, ю - средний расход флегмы. До - амшштуда колебаний флегмы, м/с). В качестве объекта исследований была выбрана ректификационная колонна в действующем производстве товарного ацетона. В результате расчета значения оптимального времени периода цикла и амплитуда колебаний совпали с их значениями в реальных условиях, что позволяет судить об адекватности математической модели массопередачи реальному процессу разделения. [c.173]

Подобная попытка для случая многокомпонентных систем в литературе еще не встречалась и естественно, что предлагаемое рещение потребовало формулирования некоторых новых положений, например о численном равенстве частного диффузионноконвективного коэффициента массопередачи для всех компонентов смеси. Подробное рассмотрение механизма переноса в условиях многокомпонентной ректификации должно подтвердить это положение. Пока позитивными являются только предположения, вытекающие из результатов расчетов, проведенных по указанной методике на машине Урал . Эти результаты хорошо отвечают особенностям ректификации и дали в определенных условиях полное соответствие с расчетом по теоретическим тарелкам. Наконец, следует подчеркнуть, что расчет по уравнениям массопередачи вполне отвечает особенностям аналоговых вычислительных машин, при применении которых, удобно пользоваться дифференциальной формой уравнений, описывающих процесс. [c.99]

Для процессов ректификации создание более точных методов проектирования требует применения концепции реальной ступени разделения, т. е. /разработки методов расчета, в основе которых лежит не теоретическая ступень разделения, предполагающая наличие равновесия между шаром и жидкостью на ступенях контакта, а реальная ступень с разделительной соо-собн остью, определяемой с учетом конечной скорости процессов массопередачи, протекающих в условиях конкретного характера движения взаимодействующих потоков пара и жидкости [8, 126, 130—132, 183—1851. [c.30]

Процусс ректификации осуществляется в условиях контакта двух фаз - паровой и жидкой. При отсутствии равновесия между фазами происходит переход вещества из одной фазы в другую -массопередача. Массопередача является сложным процессом,состоящим из переноса вещества в каждой из фаз я переноса вещества через границу раздела фаз. [c.28]

При оценке эффективности процесса массопередачи болйе удобна величина К, поскольку она в отличие от Кх однозначно, независимо от концентрации, характеризует эффективность массопередачи в условиях ректификации. [c.73]

К. В табл. У-29 приведены некоторые опытные данные, характеризующие эффективность ректификации изотопов киолорода в насадочной колонне. По данным авторов упомянутой выше работы, оптимальное давление ректификации кислорода составляет 150 мм рт. ст. Авторы работы пришли к выводу, что закономерности и соотношения для расчета гидродинамики и кинетики ректификации в ко-лонпах с мелкой насадкой, основанные на опытных данных, полученных при температуре выше 350 К, пригодны и для случая низкотемпературной ректификации в колоннах данного типа. В связи с этим, для расчета данного процесса рекомендуется использовать фавиеныя, приведенные в гл. Ш, при условии, что скорость массопередачи контролируется кинетикой процесса в лшдкой фазе. [c.202]

Массоотдача при ламинарном движении жидкости. Массоотдачу при ламинарном режиме движения жидкости можно рассчитать путем совместного решения уравнений переноса массы (I. 147) и количества движения (I. 142) с учетом начальных и граничных условий. Такое решение возможно, если жидкость ограничена фиксированной поверхностью. Даже для случаев, когда эта поверхность имеет простую форму, аналитическое решение оказывается возможным при введении ряда упрощающих допущений. Ниже рассматривается массоотдача от стенки к жидкости при движении последней в плоском и цилиндрическом каналах, а также при обтекании сферической частицы. С массоотдачей к жидкости, движущейся в плоском и цилиндрическом каналах, приходится иметь дело при расчете различных теплообменных и массообменных аппаратов, Массоотдача при обтекании сферических частиц встречается во многих процессах массопередачи — экстракции, ректификации, выщелачивании, распылительной сушке и т, д. [c.414]

Н. И. Гельперин и В. Б. Кваша исследовали процесс противоточного испарения в условиях, характерных для охлаждения реактора путем ректификации. Опытная установка включала колонну высотой 2 м и диаметром 89X4,5 мм, внутри которой по ее оси была установлена труба диаметром 24 мм. В трубе размещался электронагреватель кольцевое пространство заполнялось насадкой из колец Рашига. Процесс противоточного испарения изучался в режиме эмульгирования, когда парожидкостная смесь заполняла всю колонну. Опыты показали, что процесс массообмена протекает при высоких коэффициентах массопередачи. [c.294]

В процессе пленочной дистилляции весьма важной задачей является поддержание устойчивого режима течения пленки, предостерегающего ее от разрыва. Возможность разрушения пленки связана с существованием некоторого минимального расхода жидкости, при котором твердая поверхность перестает смачиваться жидкостью. Величина этого минимального расхода зависит от физико-химических свойств жидкости (вязкости, угла смачивания), а также динамических напряжений, связанных, например, с градиентом поверхностного натяжения. В случае ректификации этот градиент может возникнуть за счет непрерывного изменения состава жидкой смеси, либо за счет градиента температуры [245, 246]. В работе [247] экспериментально исследована скорость массопередачи при эквимолярной пленочной ректификации бинарных систем, протекающей в условиях поверхностной нестабильности. Для учета влияния градиента поверхностного натяжения на коэффициент массопередачи предложено полуэмпирическое уравнение, которое удовлетворительно согласуется с экспериментальными данными по ректификации бинарных смесей, таких, как четыреххлористый углерод—бензол и бензол—1,2-дихлорэтан. [c.125]

Пленочная теория, однако, не потеряла значения. Если трудно согласиться с представлением о наличии ламинарных пленок в условиях ректификации, то больщинство исследователей полагает, что сопротивление массопередачи слагается из двух величин сопротивления жидкой фазы и сопротивления паровой фазы. Поэтому при рассмотрении процесса массопередачи при ректификации говорят о коэффициентах массоот-дачи 01 и 09 и коэффициенте массопередачи К- При этом 11,1 1 [c.144]

Следовательно, начальным этапом построения математической модели ректификационной установки является разработка математического описания, которое состоит из взаимосвязанных описаний кинетики массопередачи, гидродинамики потоков, равновесных зависимостей, уравнений тепловых и материальных балансов элементов установки. При этом гидродинамика движения потоков пара и жидкости оказывает двоякое влияние на разделительную способность отдельных элементов. С одной стороны, влияние гидродинамики проявляется через общую структуру взаимодействующих потоков пара и жидкости (макроуровень), а с другой стороны, влияние гидродиками-ки сказывается на характеристиках интенсивности локального массообмена между контактирующими потоками пара и жидкости. Именно сложность такого двоякого учета влияния гидродинамических условий взаимодействия контактирующих потоков на эффективность массопе,редачи в ректификационных установках явилась одной из причин широкого использования концепции теоретической ступени разделения. Другой причиной являются значительные трудности теоретического описания процессов межфазного массообмена в многокомпонентных смесях, особенно в случае ректификации смесей компонентов с существенно различными физико-химическими свойствами. [c.31]

По нашему мнению, величина сопротивления, расходуемого на преодоление сил поверхностного натяжения Ард, в настоящее время необоснованно завышается (при определении его по существующим формулам) и фактически включает в себя величину Артр. Подобное мнение высказывают и другие исследователи. На самом деле величина Ар,, имеет очень малое значение, и в первом приближении ее можно не учитывать. Кроме того, величина разности Артр=Аробщ—Арс—Арст зависит от скорости газовой фазы, тогда как величина Ар должна быть постоянна во всем диапазоне скоростей. Дана сравнительная оценка величины Артр в различных конструкциях тарелок ситчатого типа. Проведенные опыты по изучению процесса массопередачи в условиях ректификации показывают, что уменьшение величины Артр должно привести к уменьшению коэффициента массопередачи. [c.183]

Благодаря тому, что в горизонтальных центробежных ректификаторах может быть определена поверхность контакта фаз, а гакже допускается более широкий диапазон скоростей, чем в ве1р-тикальных колоннах с вращающимся ротором, где скорость жидкой пленки ограничена величиной скорости ее стенания по цилиндрической стенке под действием силы тяжести, а допускаемая скорость паров не превышает 2 м/сек, они удобны для изучения процесса массопередачи в условиях ректификации. [c.84]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология