Пульсационные колонны массопередача

Исследование процессов жидкостной экстракции в колонных аппарат,ах с подводом и без подвода внешней энергии связано с необходимостью отыскания таких параметров, которые оказывают существенное влияние на процесс экстракционного извлечения. Нахождение взаимосвязи между внутренними и внешними параметрами системы в виде математической модели, отражающей сущность процесса, позволяет проводить расчеты высоты колонных экстракторов. К внешним параметрам процесса относятся расходы растворителей, скорость вращения ротора в РДЭ, интенсивность пульсации в пульсационных колоннах, число тарелок в тарельчатых колоннах и т. д. К в>нут-ренним параметрам можно отнести удерживающую способность колонны, скорость массопередачи, величину продольного перемешивания по каждой из фаз и т. д. [c.107]

Гидродинамические режимы и массопередача в ситчатых пульсационных колоннах. Для ситчатых колонн без переточных патрубков [c.462]

Влияние интенсивности пульсаций на эффективность работы колонн с тарелками КРИМЗ примерно такое же, как и для других пульсационных колонн эффективность при прочих равных условиях повышается в несколько раз. Однако данные по массопередаче в этих колоннах не обобщены, и можно лишь оценить порядок величин ВЭТС [185, 186]. [c.329]

Обстоятельные исследования работы пульсационных колонн произвели С. М. Карпачева и сотрудники. Они установили, что принудительное перемешивание системы приводит к непрерывному дроблению и слиянию отдельных капель, а также к выравниванию их размеров (в сторону минимальных). Непрерывное обновление поверхности контакта фаз, как известно, весьма благоприятно для интенсивной массопередачи. Авторы показали также, что пульсационные колонны с пульсатором на линии подачи лег- [c.476]

При применении пульсационных колонн для систем жидкость — твердое мы не можем изменять размер частиц и влиять на коэффициент массопередачи, так как скорость процесса в большинстве случаев лимитируется диффузией ионов в порах частиц. Однако эффект от увеличения движущей силы за счет распределения фаз по сечению и небольшого продольного перемешивания в этих колоннах (особенно крупногабаритных) настолько велик, что скорость процесса в них оказалась в несколько раз больше, чем в колоннах без пульсации, ранее применявшихся в промышленности. [c.102]

Экстракторы колонного типа (статические) могут быть полыми (распылительные колонны), заполненными насадкой или оборудованными перфорированными тарелками, что уменьшает продольное перемешивание и способствует столкновению и разрушению капель дисперсной фазы. В результате возрастает скорость массопередачи и уменьшается высота, эквивалентная теоретической ступени (ВЭТС). В экстракторах этого типа диспергирование фаз достигается за счет разности плотностей водной и органической фаз, а в колоннах с механическим перемешиванием и в пульсационных колоннах — за счет работы мешалки или пульсатора. [c.15]

Колонна снабжается ситчатыми тарелками без патрубков для перетока сплошной фазы (рис. V. 20). В качестве пульсатора, обеспечивающего колебательные движения небольшой амплитуды (а = 10-4-25 мм) и определенной частоты /, чаще всего используется бесклапанный поршневой насос, присоединяемый трубкой к днищу колонны (рис. V. 20, а) или к линии подачи легкой жидкости (рис. V. 20, б). При сообщении жидкости пульсаций происходит многократное тонкое диспергирование одной из фаз, что обусловливает интенсивную массопередачу. Помимо ситчатых экстракторов применяются насадочные пульсационные колонны. [c.114]

По своему конструктивному оформлению пульсационные колонны делятся на распылительные, насадочные и тарельчатые [33]. Так как условия массопередачи в них резко отличаются, то каждый из этих типов пульсационных экстракторов будет рассматриваться отдельно. [c.238]

Распылительные пульсационные колонны представляют собой обычные распылительные экстракционные колонны, в которых тем или иным способом вызывается пульсирующее движение сплошной фазы. Изучению работы этих колонн уделяется сравнительно мало внимания, так как они малоэффективны по сравнению с другими типами пульсационных колонн. Однако изучение работы этих колонн представляет не только теоретический интерес (в этих колоннах нагляднее всего видно влияние пульсации на интенсивность массопередачи), но также и определенный практи- [c.238]

Выше рассматривались математические модели процесса экстракции в пульсационных колоннах с перфорированными тарелками. Отличительной чертой математических моделей является отсутствие предположений о конкретном механизме массопередачи. Ниже будет рассмотрена физическая модель процесса, основанная на представлениях о механизме массопередачи, изложенных в главах 4 и 6. [c.263]

Гидродинамические режимы и массопередача в ситчатых пульсационных колоннах. Для ситчатых колонн без переточных патрубков установлены следующие гидродинамические режимы (рис. 220) при малой частоте пульсаций наблюдается захлебывание колонны (режим А), так как потоки не могут пройти через отверстия тарелок. При увеличении частоты пульсации колонна входит в нормальный режим работы происходит смешение фаз и их расслаивание в межтарельчатом пространстве (режим В). Дальнейшее повышение приводит к эмульгированию, характеризующемуся однородностью дисперсии и малым [c.413]

Эффективность пульсационных колонн оценивается значением коэффициента массопередачи, высотой единицы переноса (ВЕП) или высотой, эквивалентной теоретической тарелке (ВЭТТ). [c.150]

Для вычисления коэффициента массопередачи в пульсационных колоннах Розен предлагает использовать формулу Левича [9] [c.165]

Как указывалось в литературном обзоре, в подавляющем большинстве экспериментальных исследований по пульсационным колоннам измерялся суммарный коэффициент массопередачи, отнесенный к единице высоты или объема колонны (или, что эквивалентно, ВЭТТ или ВЕП). [c.183]

Анализируя работу насадочной й ситчатой пульсационных колонн, Розен показал [9, 12], что возрастание интенсивности массопередачи обусловлено только увеличением межфазной поверхности, а эффективный коэффициент массопередачи с усилением пульсации даже понижается. Изучение влияния пульсации на массопередачу в ПСК также показало, что незначительная интенсификация (Ядф = = 1,05) является результатом увеличения межфазной поверхности, а коэффициент усиления массопередачи (рис. 3) меньше единицы. [c.185]

В настоящее время довольно хорошо изучено влияние пульсаций, геометрических соотношений внутренних устройств и других параметров на предельные нагрузки и общую интенсивность массопередачи (ВЕП и ВЭТС) пульсационных колонн. Однако такие характеристики нельзя считать достаточными для углубленного анализа работы и обоснованного проектирования пульсационных колонн. Для этой цели необходимо подробное изз чение основных гидродинамических факторов и выявление их количественного влияния на [c.191]

В некоторых работах [35, 36] для исследования процесса массопередачи используют колонны, заполненные сплошной фазой, в которой опускаются или всплывают капли другой фазы, подаваемой через капилляры, обеспечивающие определенные размеры этих капель. Эта фаза собирается вверху или внизу колонны, откуда отбирают пробы для анализа. Если число капель, поступающих в единицу времени, мало, то можно принять, что во время движения капель концентрация в сплошной фазе практически постоянна и при общем небольшом числе капель равна исходной концентрации. В этих колоннах сложно определить концевые эффекты, влияние массопередачи при образовании капель и их слиянии. Например, в распылительных колоннах, где образуется много мелких капель, извлечение за счет концевых эффектов может превышать 50% общего количества вещества, перешедшего из одной фазы в другую [37]. Влияние концевых эффектов можно уменьшить увеличением длины колонны. В подобных колоннах трудно изменить гидродинамический режим, что необходимо для решения вопроса о режиме экстракции и правильной оценки причин изменения скорости с изменением условий. Вероятно, с этой целью можно использовать пульсационные колонны, в которых гидродинамиче- [c.30]

Приведенные выше уравнения справедливы для систем без массопередачи или для случая, когда растворенное вещество переносится из водной фазы в органическую. При обратном нанравлении переноса коалесценция более заметна, и при таком же вводе энергии производительность ротационной и пульсационной колонн увеличивается в 2—3 раза. В таких случаях Уд рассчитывают как для систем без массопередачи, а затем вводят некоторый коэффициент, равный 2—3, с тем чтобы скорректировать эффект массопереноса. [c.107]

В обобщающел исследовании гидродинамики и массопередачи в пульсационных колоннах Каган и др. [76] определяли величину продольной дисперсии сплошной фазы в системах керосин — вода и четыреххлористый углерод — вода. Проведены две серии экспериментов с введением индикатора в виде дельта-импульса. Измерены общие коэффициенты продольного перемешивания Еа. Для определения коэффициентов Ев применяли стационарный метод введения индикатора. Получены значительные расхождения между этими велнчиналш, но не было сделано попыток объяснить его. [c.144]

В насадочных пульсационных колоннах может применяться любая насадка. Однако стабильная работа насьшной насадки достигается только после ее предварительного уплотнения. Интенсификация процесса массопередачи достигается за счет редиспергирования, многократных соударениий капель с насадкой и нового запуска процесса диффузии после встряхивания капель. Наиболее эффективна специально разработанная для пульсационных колонн пакетная насадка КРИМЗ с высоким проходным сечением прямоугольных отверстий. Отверстия имеют отбортовку, которая способствует закрутке потока проходящей жидкости. За счет этого достигается высокая равномерность распределения дисперсной фазы по сечению аппарата и уменьшается продольное перемешивание. Применение пульсаций в насадочных и тарельчатых аппаратах позволяет в 3-10 раз повысить их эффективность. Производительность пульсационных экстракторов примерно на 30 % превышает производительность роторных аппаратов. [c.38]

Каган С.З. Тутаева А.Н, Исследование гидродинамики и массопередачи в ситчатой экстракционной пульсационной колонне. - В кн. Жидкостная экстракция. Л., "Химия", 1969, с. 191-196. [c.124]

Распылительные, насадочные и ситчатые экстракторы обычной конструкции с применением пульсаций. Биллербек исследовал пульсационную распылительную колонну небольших размеров (диаметр 38 мм). При амплитуде пульсаций мм w частоте 400 цикл1мин УС по дисперсной фазе и скорость массопередачи увеличивались (причем последняя возрастала примерно на 30%) по сравнению со значениями УС и соответственно скорости массопередачи в отсутствие пульсаций. Широтзука приводит дополнительные опытные данные для распылительных пульсационных колонн небольших размеров. Можно считать, что [c.590]

Броунштейн Б. И., Шапиро Л. П., Массопередача в пульсационной колонне с учетом продольного перемешивания, сб. Процессы жидкостной экстракции и хемосорбции , Труды И Всесоюзного совещания по жидкостной экстракции и хемосорбции, изд. Химия , 1965, стр. 133. [c.699]

Создаются благоприятные условия моделирования. Вследствие организованной структуры потоков эффективность колонн с насадкой КРИМЗ относительно мало изменяется с увеличением размеров аппарата. Гидродинамика и массопередача пульсационных колонн с насадкой КРИМЗ подробно изучалась С. М. Карпаче-вой с сотр. [186—189]. [c.327]

Экспериментальное изучение пульсационных насадочных экстракторов проводилось в дальнейшем отечественными и зарубежными исследователями [192—206], получившими эмпирические зависимости по гидродинамике и массопередаче. Однако большинство зависимостей получено в результате обработки ограниченного числа экспериментальных данных и не носит обобщающего характера. Результаты работ свидетельствуют о том, что при интенсивных гидродинамических режимах влияние объемного соотношения потоков фаз, нагрузки и смачиваемости насадки на эффективность пульсационной колонны (в отличие от гравитационных насадочных колонн) относительно мало. [c.330]

Ясуно [21] — в насадочных пульсационных колоннах, а Гельперин, Крохин и Киселева [17] — в распылительных колоннах с подачей экстрагента в парообразном состоянии. Нам представляется вероятным, что за счет высокой скорости истечения пз сопла в зоне инжектора возникает поле пульсационных скоростей. Недавняя работа Вудла и Уильбрандта [22] по изучению влияния ультразвука на массопередачу в процессе экстракции установила, что если высокочастотное облучение вызывает циркуляционные токи во всем объеме аппарата, то при низкочастотном облучении преобладает местная интенсификация процесса эта работа подтверждает наши нредноложения. Однако явление концевого эффекта требует дальнейшего глубокого изучения. [c.180]

Анализ экспериментальных данных для ситчатой и насадочной пульсационной колонн показал [8, 9], что Кэ Кз, т. е. возрастание эффективности обусловлено увеличением межфазной поверхности, а эффективный коэффициент массопередачи даже уменьшается (/Ст<1, рис. 4,а). В первом приближении изменения О, VI к являются вторичными и определяются уменьшением диаметра капли (в колоннах, когда скорость капли больше скорости интенсифицированного движения). Тогда для построения количественной теории достаточно знать зависимости радиуса капли от параметра интенсификации (число оборотов п, интенсивность пульсации /), а также скорости всплывания и коэффициента массопередачи от диаметра капли й [8]. [c.104]

В насадочных пульсационных колоннах насадка уплотняется и уменьшается [6]. Возрастание удерживающей способности с увеличением интенсивности можно описать при помощи уравнения Пратта [11], поскольку характеристическая скорость vo Wf u) зависит от / следовательно, зависимости О от / и нагрузки аналогичны и определяются степенью приближения к предельному режиму ф = ге)/ш/ [8]. Коэффициент массопередачи при дроблении несколько понижается (рис. 3,6), что наряду с увеличением продольной диффузии объясняет зависимость Кт от / [8]. Суммарное возрастание эффективности насз [c.104]

МАССОПЕРЕДАЧА В ПУЛЬСАЦИОННОЙ КОЛОННЕ С УЧЕТОМ ПРОДОЛЬНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ [c.133]

Определение коэффициента турбулентной диффузии при массопередаче в пульсационной колонне [c.138]

Массопередача при экстракции в пульсационной колонне с перфорированными тарелками [c.145]

В работе [17] исследовалась массопередача в системе вода — фенол — бензол (дисперсная фаза — бензол) в пульсационной колонне диаметром-30 мм с насадкой из стеклянных колец Рашига размером 10X10X1 мм. Эксперименты проводились при частотах пульсаций 100 мин с амплитудой колебания 3,5 мм. Скорость подачи бензола изменялась в диапазоне 1,2—2,4 л/ч. [c.230]

Большинство исследователей объясняет возрастание эффективности экстракции при пульсации увеличением поверхности контакта фаз и повышением коэффициента массопередачи вследствие дополнительной турбулизации фаз. Зюлковский [18] считает одним из факторов, влияющих на повышение эффективности колонн при наличии пульсации возрастание времени контакта фаз вследствие увеличения пути капли, вызванного наличием возвратно-поступательного движения столба жидкости. С этим однако нельзя согласиться. Даже в случае достаточно большой разницы удельных весов в системе сплошная фаза — газ при небольших частотах колебания сплошной фазы мелкие частицы движутся как одно целое со сплошной средой [19, 20] и лишь при увеличении частоты или величины частиц наблюдается отставание. Этот факт свидетельствует об отсутствии влияния пульсации столба жидкости на относительную скорость движения диспергированных в ней частиц. Специальное исследование, проводившееся с единичными каплями в пульсирующем потоке, показало, что средняя скорость движения капли (диаметром до 0,4 хм) относительно стенок колонны не зависит от величины амплитуды и частоты пульсации и, таким образом, наличие пульсации не влияет на время пребывания капли в колонне. Что касается поверхности контакта фаз и коэффициента массопередачи при наличии пульсации, то вопрос об их увеличении не может быть рассмотрен в общем случае и будет рассматриваться в параграфах, посвященных отдельным типам пульсационных колонн. [c.233]

Массопередача при экстракции единичными каплями в пульсационной колонне [c.242]

Опыты с единичными каплями, движущимися в пульсирующей среде, дают основание усомниться во влиянии пульсации на коэффициент массопередачи в распылительной колонне. И действительно, опыты, проведенные на ряде систем, показали отсутствие влияния пульсации и возможность применения циркуляционной модели или пенетрационной модели Хигби для расчета коэффициентов массопередачи в распылительной пульсационной колонне для значительного интервала интенсивностей пульсации (до 5760 мм1мин). [c.244]

В ситчатой пульсационной колонне отсутствует противоток в обычном смысле. Так как движение легкой фазы вверх происходит лишь в момент движения вверх всего столба жидкости и, наоборот, движение тяжелой фазы происходит лишь при движении столба жидкости вниз, то перемешивание сплошной фазы, движущейся через слой диспергированной фазой, наблюдается лишь в пространстве между тарелками. При этом увеличение подачи диспергированной фазы, равно как и увеличение соотношения подач сплошной и диспергированной фаз вызывают усиление продольного перемешивания в пространстве между тарелками и снижают эффективность колонны. Однако этот тип продольного перемешивания, характерный в основном для распылительных колонн, не является решающим фактором. Объем жидкости, передавливаемой через отверстие тарелки за один цикл пульсации, зависит лишь от объема рабочей части пульсатора. При движении столба жидкости вверх вместе с диспергированной (легкой) фазой на лежащую выше тарелку передавливается некоторый объем сплошной фазы, равный разности между объемом рабочей части цилиндра пульсатора и объемной подачей легкой фазы, отнесенной к одному циклу пульсации. Подобное же явление наблюдается при движении столба жидкости вниз, если диспергируется тяжелая фаза. Наряду с этим наблюдается возврат некоторого количества диспергированной фазы. Если последнее приводит к возрастанию времени контакта фаз и, в конечном итоге, к увеличению эффективности колонны, то возврат сплошной фазы снижает движущую силу процесса и уменьшает интенсивность массопередачи. Влияние подачи диспергированной фазы и соотношения подач диспергированной и сплошной фаз на этот тип продольного перемешивания противоположно их влиянию на перемешивание в зоне между тарелками. Так, увеличение подачи диспергированной фазы уменьшает объем сплошной фазы, возвращающейся в цикл пульсации, и тем самым снижает эффект продольного перемешивания. [c.255]

Указанная модель оказалась наименее пригодной для описания процесса массопередачи в тарельчатой пульсационной колонне. [c.257]

Все описанные выше модели не обладают достаточной физической конкретностью и не учитывают специфики работы пульсационных тарельчатых колонн. Поэтому ни одна из них не могла дать достаточного описания процесса массопередачи в колоннах этого типа. Тем не менее, сравнивая между собой результаты применения различных моделей, можно сделать ряд выводов о механизме работы ситчатых пульсационных колонн и о распределении полей концентраций в этих колоннах. Прежде всего, сравнивая результаты применения моделей 4 и 5 с моделью 3, можно заключить, что при достаточной нагрузке колонны по диспергированной фазе отсутствует градиент концентрации в сплошной фазе в каждой из секций колонны. Вообще говоря, известны два подхода к физическому моделированию пульсационной тарельчатой колонны. Согласно одному из них, подобная колонна может быть представлена в виде дифференциального контактора, в котором концентрация обеих фаз непрерывно изменяется как функция высоты колонны [9.5, 97, 100, 101]. Другой подход заключается в разделении колонны на ряд секций, работающих по типу смесителя — отстойника [99]. Различные модификации последнего были рассмотрены выше. Рассмотрим подробнее модель дифференциального контактора, предложенную в работе [102] и разработанную Смутом и Боббом [97]. В основу этой модели положены следующие предположения [c.260]

Гидродинамические режимы и массопередача в ситчатых пульсационных колоннах. Для ситчатых колонн без переточных патрубков. У становлены следующие гидродинамические режимы [235], представленные на рис. 4—159 в зависимости от частоты пульсаций и суммарной объемной скорости фаз, отнесенной к площади сечения аппарата при постоянной амплитуде. [c.599]

В работе Тадаши и др. [17], касающейся исследования распылительных пульсационных колонн, изучалась зависимость объемного коэффициента массопередачи от амплитуды и частоты пульсаций. Эта зависимость представлена в виде следующего уравнения [c.154]

В упомянутой выше работе [1] Розен предпринял весьма интересную попытку выяснения механизма массопередачи в пульсационной колонне. Розен в своей работе пытается доказать, исходя из общих теоретических соображений и расчетов, что коэффициент массопередачи с ростом интенсивности пульсаций убывает или, по крайней мере, не увеличивается и возрастание эффективности процесса экстракции достигается, в основном, за счет дробления капель и увеличения поверхности контакта фаз. При определении среднего диаметра капель, устанавливающегося в пульсационной колонне в процессе дробления, Розен исходил из предположения, что изменение среднего диаметра капель с ростом интенсивности / определяется из соотношений [c.164]

Исследования явления захлебывания в тарельчатых пульсационных колоннах были проведены Дефивом и др. [И]. Авторами было проанализировано уравнение, определяющ ее задержку при захлебывании как функцию соотношения скоростей подачи, предложенное Гейлером, Робертсом и Праттом [22], Торнтоном [10]. Авторы изучили гидродинамическое поведение и характеристики захлебывания пульсационных колонн в отсутствие массопередачи. [c.168]

ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И МАССОПЕРЕДАЧИ В СИТЧАТОЙ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ПУЛЬСАЦИОННОЙ КОЛОННЕ [c.191]

В работающей пульсационной колонне создается устойчивая фаза тонких капель. Наличие пульсаций, во-первых, приводит к образованию тонких и близких по размерам капель дисперсной фазы и, во-вторых, препятствует их коалесцен-ции при этом намного улучшаются условия массопередачи. Однако подвод энергии приводит к уменьшению объемной скорости подачи фаз, при которой происходит захлебывание колонны. Таким образом, в зависимости от соотношения между объемной скоростью подачи фаз и энергией, подводимой с помощью пульсаций (интенсивность пульсаций определяется произведением амплитуды пульсаций на число циклов) колонна работает в режимах, отличающихся меньшей или большей эффективностью (рис. 41). [c.123]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология