Перемешивание насадочных

При непрерывной противоточной экстракции процесс проводят в колонных аппаратах насадочного или тарельчатого типа. Процесс массообмена в них отличается низкой эффективностью. Для интенсификации массопередачи в подобных аппаратах используют устройства принудительного перемешивания фаз. [c.102]

ПРОДОЛЬНОЕ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ В НАСАДОЧНЫХ КОЛОННАХ [c.181]

Продольное перемешивание в насадочных колоннах изучали многие исследователи [101—103, 156, 171 — 186]. Условия и результаты некоторых работ представлены в табл. 9. [c.181]

Условия и результаты исследования продольного перемешивания в насадочных колоннах [c.182]

При исследовании [17] насадочной колонны диаметром 38 мм, длиной от 152 до 915 мм, заполненной различными насадками (шары, кольца Рашига и др.), кривые отклика на импульсный ввод трассера в поток воды регистрировали в двух сечениях. С увеличением критерия Рейнольдса от 0,1 до 1000 наблюдалось возрастание Еп от 0,2 до 10 см с и Ре—от 0,1 до 1,3. При Ке = 0,1—100 величина Еп линейно зависит от Ре, а при Не = 100—400 показатель степени у Ке падает от 1 до 0,25, после чего наблюдается излом кривой. Авторы объясняют это переходом от ламинарного режима течения к турбулентному. Заметим, что при Ке=1—400 числа Пекле весьма близки для всех испытанных типов насадок (Ре 0,8). С увеличением размера элемента насадки продольное перемешивание несколько возрастает (Ре падает). [c.184]

В результате исследования продольного перемешивания в насадочной колонне при встречном движении двух фаз установлено [181], что коэффициент продольного перемешивания в сплошной фазе уменьшается с увеличением скорости оплошной фазы и уменьшением скорости дисперсной фазы. Такой характер изменения Еп.с связан с уменьшением поперечной неравномерности в потоке сплошной фазы при его турбулизации, вызванной увеличением скорости. При дальнейшем увеличении скорости сплошной фазы рост турбулентных пульсаций приводит к возрастанию Еп.с-К этому же приводит увеличение скорости дисперсной фазы. [c.185]

Число Пекле для оценки продольного перемешивания жидкости в насадочной колонне при встречном потоке газа (Ре ) рекомендуют [179] определять по уравнению [c.186]

При исследовании процесса абсорбции СОг в промышленной насадочной колонне обнаружено [180] значительное продольное перемещение газа. В насадочной колонне диаметром 250 мм изучали [177] продольное перемешивание при встречном движении воды и воздуха. Удельные расходы воды варьировали в пределах Ыв=5—20 мЗ/(м -ч), воздуха —в пределах возд= = 0—1,2 м /(м -с). Трассером служил 5%-ный раствор H I. [c.186]

В пульсационных насадочных колоннах, где турбулентность, обусловлена не только движением жидкостей, но и их пульсацией, продольное перемешивание интенсифицируется. Влияние формы элементов насадки и способа ее укладки на продольное перемешивание изучали в работе [156]. Полученные данные, за исключением области высоких чисел Рейнольдса, не уклады- [c.187]

О влиянии продольного перемешивания на разделяющую способность массообменных колонн можно судить по следующему примеру [230]. Для извлечения 95% бензола из газовой фазы абсорбцией легким маслом в насадочной колонне диаметром 0,5 м при противотоке фаз требуется колонна высотой 8,5 м. При наличии продольного перемешивания в газовой и жидкой фазах, характеризуемого значениями Реж = 3,6 и Рбу = 25, та же степень извлечения может быть достигнута в аппарате высотой 25 м. [c.222]

Коэффициенты продольного перемешивания. Найдем коэффициенты продольного перемешивания для насадочной колонны с помощью следующих эмпирических уравнений [13, 14] [c.54]

Количественные гидродинамические характеристики насадочных колонн ниже точки инверсии. К важнейшим параметрам гидродинамической структуры потоков в насадке ниже точки инверсии относятся перепад давления в насадке, отношение скорости газа (пара) к скорости в инверсионной точке, длительность пребывания потоков в аппарате, доля эффективно используемого объема системы, степень продольного перемешивания в колонне, характер и интенсивность обменных процессов в жидкой, газообразной (паровой) фазах и т. п. [c.394]

Принимая диффузионный механизм перемешивания в проточной (эффективной) части насадочного аппарата длиной I и учитывая наличие в системе распределенного источника (стока) с плотностью q, уравнение материального баланса для индикатора, введенного в поток, можно записать в виде [c.398]

Прежде чем перейти к рассмотрению этих моделей, введем понятие продольной симметрии потоков в аппарате. Потоки, имеющие одинаковую степень продольного перемешивания по фазам, будем называть симметричными. При этом степень продольного перемешивания можно оценивать числом ячеек полного перемешивания п и коэффициентом продольного перемешивания Тогда математические модели процесса абсорбции для насадочного аппарата можно классифицировать следующим образом [c.417]

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]

На рис. 208 представлена зависимость коэффициента массопередачи от гидродинамических режимов в насадочных абсорбционных колоннах и интенсивность перемешивания в насадке. [c.420]

Масштабирование насадочных колонн. В связи с тем, что в точке инверсии происходит наиболее равномерное и однозначное распределение пара и жидкости по сечению колонны и структура потоков соответствует модели идеального вытеснения, становится возможным масштабировать насадочные колонны. Только в области точки инверсии характер изменения удерживающей способности насадки по жидкости, перепаду давления и разделяющей способности одинаков. Вся высота слоя насадки как бы разбивается на отдельные ячейки, внутри которых происходит идеальное перемешивание, а между ячейками оно отсутствует. [c.433]

Для насадочных пульсационных колонн установлены три области работы смешения-отстаивания, переходная и эмульгирования [128]. Коэффициент продольного перемешивания сплошной фазы в режиме эмульгирования может быть рассчитан по уравнению [c.466]

Так же, как и модель с застойными зонами, ячеечная модель с обратным перемешиванием между ячейками пшроко используется нри математическом описании структуры гидродинамических потоков в секционированных аппаратах в пульсационных тарельчатых [24] и роторно-дисковых [25] экстракторах, в аппаратах с нсевдоожиженным слоем [26], в реакторах барботажного типа [27]. Применение данного типа модели оправдано также и для насадочных аппаратов с непрерывно распределенными параметрами. В этом случае колонна рассматривается как последовательность участков с сосредоточенными параметрами, причем каждый из участков эквивалентен ступени идеального смешения. [c.392]

Например, для dJd = 10 получаем = 0,27, а для dJd = = 30 имеем т, = 0,025. В первом случае степень перемешивания гпд настолько велика, что даже значительное повышение коэффициента неравномерности орошения мало снижает коэффициент использования насадочной колонны. Во втором случае такая зависимость не имеет места. Этот пример иллюстрирует эмпирическое правило, которое требует, чтобы отношение dJd , находилось в интервале от 10 до 30. Поэтому представительное значение числа теоретических ступеней разделения для колонны можно получить лишь при отношении dJd = 10 и при 1 0, [c.45]

Эффективную теплопроводность Л в насадочных колоннах удается рассчитать с достаточно высокой степенью точности. Существуют два основных механизма радиального переноса теплоты в насадочных колоннах молекулярный перенос от частицы к частице и турбулентный перенос теплоты от одной газовой полости к другой в результате процесса хаотического перемешивания. Так как молекулярный тепловой поток от частицы к частице сконцентрирован, как показано на рис. 2, почти полностью вблизи точки их контакта, то эти два механизма можно считать независимыми. Поэтому эффективная теплопроводность Л определяется просто как сумма молекулярного и турбулентного коэффициентов теплопроводностей [c.94]

Течения систем жидкость — жидкость. Примером применения таких течений служит поток водонефтяных эмульсий в трубопроводах и жидко-жидкостных массообменных системах извлечения растворителя. Оборудование для экстракции растворителя включает в себя насадочные и вибрационные колонны, контакторы перемешивания и трубопровода. [c.176]

Влияние каждого из трех перечисленных факторов на интенсивность продольного перемешивания не одинаково в колоннах различных конструкций из-за своеобразного характера формирующихся в них потоков. Так, турбулентное перемешивание в осевом ваправлении и осевая циркуляция в потоке преобладают в колоннах, в которых физические или химические процессы интенсифицируются путем сообщения взаимодействующим потокам внешней механической энергии (аппараты с механическим перемешиванием), а также в барботажных колоннах. Влияние же поперечной неравномерности преимущественно проявляется в аппаратах без механических перемешивающих устройств (распылительные колонны, насадочные колонны без пульсаций и т. п.) или в аппаратах с очень низкой интенсивностью перемешивания. Поперечная неравномерность (особенно в газовом потоке) может оказывать некоторое влияние на продольное перемешивание фаз также в барботажных колоннах. [c.24]

Насадочные колонны, наполненные кольцами Рашига и Паля седлами Берля и подобными элементами, благодаря простоте устройства, большой удельной поверхности и порозности рабочего объема применяются в химической технологии для осушест-вления разнообразных тепло-, массообменных и химических (процессов. Эффективность этих аппаратов существенно зависит от равномерности распределения по сечению взаимодействующих потоков и их гидродинамической структуры. Этим обусловлено значительное число исследований, посвященных изучению продольного перемешивания потоков в рассматриваемых колоннах. [c.181]

При исследовании [173] продольного перемешивания в потоках воды и воздуха при их встречном движении в насадочной колонне диаметром 100 мм со слоем насадки высотой 3,6 м. (седла Берля и кольца Рашига размером 12,7 мм) трассером для воздуха служил "Аг, а для воды— 1 (в виде раствора иодида натрия). Долю объема колонны, занимаемую жидкой фазой, определяли по ее задержке Н1а1садкой. Принимая, что Ре зависит от тех же параметров, что и задержка жидкости, для определ ания коэффициента про.долыного перемешивания в жидкой фазе предложили уравнение вида [c.185]

Продольное перемешивание дисперсной фазы в насадочной пульсационной колонне диаметром 150 мм, заполненной кольцами Рашига 15X15 мм, изучали в работе [182]. Колонна была снабжена верхним и нижним отстойниками, высота ее насадочной части равнялась 1700 мм. Опыты проводили с системой вода — керосин для определения влияния суммарной нагрузки по обеим [c.189]

В насадочной колонне диаметром 150 мм, заполненной кольцами Рашига размером 15X15 мм, были определены [184] коэффициенты продольного перемешивания для сплошной фазы при встречном движении двух фаз (вода — керосин). Установлено, что Еп.с = —4 см с, причем в зависимости от удерживаюшей способности (УС) по дисперсной фазе величина Еп.с сначала падает, а затем возрастает с ростом УС. [c.190]

Было также показано [186], что значение Ре = 2 соответствует полному перемешиванию в одном слое насадки. Значений Ре<2 можно ожидать при обычных для насадочных колонн скоростях потока, когда возможны байпассирование или рециркуляция потока, а также образование застойных зон. [c.191]

Заслуживает внимания модель продольного перемешивания в распылительных колоннах, предложенная в работе [214]. Базируясь на относительной скорости капли и совместив с ней подвижную систему координат, рассматривали распылительнукэ колонну как насадочную, в которой роль насадки выполняют капли (отличие состоит в том, что капли не соприкасаются). В этом случае для сплошной фазы число Пекле, отнесенное к диаметру капли йк, определяется по уравнению [c.203]

Данквертс и Гиллхэм использовали метод определения k , позволяющий обойтись без нахождения k a. Согласно рассмотренным в главе V моделям абсорбции, коэффициент ускорения в общем случае является функцией к . Можно измерить коэффициент ускорения для данного газа и раствора при определенном расходе жидкости в насадочной колонне, а затем для тех же газа и жидкости определить зависимость коэффициента ускорения от интенсивности перемешивания Б ячейке с мешалкой, описанной в разделе VII-3. Если для ячейки известна и зависимость от скорости перемешивания, то коэффициент ускорения в ней может быть выражен в функции от kj . Тогда, в соответствии с исходной гипотезой, значение в ячейке, при котором коэффициенты ускорения в ней и в насадочной колонне одинаковы, является одновременно и значением для колонны. Необходимо лишь выбрать такой абсорбент, для которого коэффициент ускорения будет действительно изменяться при изменении [c.211]

IX-1-6. Продольное перемешивание. Как отмечалось в разделе VI П-1, при расчетах противоточной абсорбции в насадочных колоннах обычно принимают, что и газ, и жидкость движутся поршневым потоком , в котором элементы жидкости, входящие в колонну в одно и то же время, движутся через аппарат, не опережая и не отставая друг от друга, и выходят из него также одновременно. Известно, что такое допущение об идеальном вытеснении не совсем точно отражает реальную картину и что на самом деле происходит некоторое перемешивание, или обмен местами между элементами потока, входящими в колонну не одновременно. Измерения степени перемешивания жидкости и газа проводились, например, Де Мариа и Уайтом Сэтером и Левеншпилем и Де Ваалем и Мэмереном [c.219]

Насадочные колонны могут работать в различных гидродинамических режимах [1] пленочном, подвисания и эмульгирования. В колоннах большой производительностц с крупной насадкой осуществление процесса в режиме эмульгирования приводит к резкому уменьшению эффективности разделения, что объясняется существенным возрастанием обратного перемешивания жидкости и значительной неравномерностью скорости паров по сечению аппарата. Ведение процесса в режиме подвисания затруднено вследствие узкого интервала изменения скоростей пара, в котором этот режим существует. Поэтому выберем пленочный режим работы колонны. [c.126]

Все это дает основание предположить, что воздействие насадки на скорость процессов переноса в дисперсной фазе по своему механизму аналогично воздействию тарелок в тарельчатой колонне. Если коагуляция диснерсной фазы на тарелках приводит к перемешиванию объема диснерсной фазы и создает промежуточные нулевые точки отсчета (см. раздел 13.3), то в насадочной колонне вы-равниванне расиределенпя концентрации происходит в результате столкновения капли с элементом насадкп. Отличие заключается в тол[, что в тарельчатой колонне перемешивается вся дисперсная фаза, а в насадочной колонне — каждая капля отдельно. [c.266]

Одна из применяющихся конструкций—колонна Шейбеля [116— 1181 (рис. 4-23,а). Мешалки в этой колонне (лопастные или турбинные) размещены на вертикальной оси попеременно со слоями неподвижной насадки из стальных спиралей или колец Рашига. Таким образом, колонна делится на камеры перемешивакия, где происходит перемешивание жидкостей и дробление капель, и камеры отстаивания. Интенсивность перемешивания должна быть подобрана таким образом, чтобы капли диспергироваиной фазы могли проходить под действием разности плотностей через камеру перемешивания. В слое насадки происходит частичное разрушение вихрей и задержка мелких капель, захваченных сплошной фазой, в остальном насадочные камеры работают подобно насадочиым колоннам. Высота слоя насадки не должна быть слишком малой. Существует оптимальная высота слоя, при которой действие колонны наиболее эффективно. [c.344]

На большинстве установок селективной очистки процесс экстракции осуществляется в противоточных насадочных колоннах, которые из-за недостаточной степени контактирования фаз не обеспечивают требуемой глубины извлечения низкоиндексных компонентов из очищаемого сырья. Глубина извлечения масляных компонентов при использовании колонн такого типа при одноступенчатой экстракции составляет 85—90% (масс.) от их потенциального содержания в сырье. Для повыщения разделяющей способности и производительности экстракционных колонн на ряде установок вместо насадки используют жалюзийные и перфорированные тарелки, позволяющие повысить производительность по сравнению с насадочными колоннами на 15—20% (масс.) при очистке дистиллятного сырья. Эффективность экстракции в процессе селективной очистки может быть повышена при создании пульсаци-онного режима в насадочных колоннах [48] или замене насадки в верхней части колонны на вращающиеся вибрирующие тарелки [49]. Улучшить контакт между сырьем и растворителем в экстракционных колоннах можно, пропуская противотоком к движению растворителя инертный газ с пульсирующим изменением его расхода [50]. Такой способ экстракции позволяет вследствие увеличения дисперсности и перемешивания движущихся потоков с учетом пульсационного режима повысить степень извлечения из сырья компонентов, ухудшающих эксплуатационные свойства масел. [c.101]

При записи уравнений математического описания процесса абсорбции использованы следующие условные обозначения информационных переменных а —удельная поверхность насадки — диаметр насадки О —расход газа Л — удерживающая способность насадки Н — высота ячейки полного перемеши-. вания К — общий коэффициент массопередачи Kv — объемный коэффициент массопередачи L — расход жидкости т. — коэффициент фазового равновесия N — общее число ячеек полного перемещивания Шг — скорость газа, рассчитанная на полное сечение колонны а)инв — скорость газа в точке ицверсии х — концентрация компонента в жидкой фазе у — концёнтрация компонента в газовой фазе 2 —общая высота насадочного слоя 2 —текущее значение высоты наса-дочного слоя. Индексы вх — вход вых —выход г —газ ж —жидкость инв — инверсия 1, 2,. .., п — номер ячейки полного перемешивания О — начальное значение р — равновесная величина ст — статическая величина. [c.89]

Прн построенни математических моделей насадочных колонн как объектов с распределенными параметрами с учетом продольного перемешивания также возможны два подхода описание процесса на основе дифференциальных уравнений с частными производными второго порядка — диффузионная модель или приближенное представление непрерывного процесса многоступенчатым с сосредоточенными параметрами в каждой ступени —ячеечная модель. [c.417]

На рис. 4.10 изображена экспериментальная весовая функция насадочной колонны высотой 2.0 м и диаметром 0.15 м. Размер насадки 10X10. Параметры технологического режима плотность орошения =6725 кг/м час, нагрузка по газу 6=2038 кг/м час, линейная скорость орошения и=0,4Х Х10" м/сек, коэффициент продольного перемешивания >=3,36м /сек. По этой экспериментальной кривой была выполнена идентификация моделей № 4 и № 10. Графики весовых фзгнкций этих моделей показаны на рис. 4.10, там же изображены соответствующие им -функции. [c.259]

Как следует из материала рассмотренной главы, применение указанной методики позволило решить ряд важных практических задач в области расчета процессов, протекающих в химико-технологической аппаратуре. Так, развит прямой метод исследования гидродинамической структуры потоков в аппаратах на основе специфических свойств неустаповивпшхся течений жидкостей и газов в насадке и пористой среде установлен характерный для насадочных колонн гидродинамический эффект, проявляющийся в наличии экстремальной зависимости статической удерживающей способности от нагрузок по фазам на аппарат созданы методики и получены расчетные формулы для определения важнейпшх гидродинамических параметров структур потоков — коэффициентов продольного перемешивания, относительных объемов проточных и застойных зон, коэффициентов обмена между проточными и застойными зонами. Результаты исследования гидродинамической структуры потоков в насадке положены в основу анализа динамики процесса абсорбции в насадочных колоннах, оценки управляемости по каналам гидродинамики и массообмена и синтеза оптимального управления этими аппаратами. [c.433]

В настоящее время нет полных сведений о распределении времени пребывания в системах с контактом двух жидких фаз, В насадочных колоннах с движущимся вверх газо-жидкостным нотоком величи-чины Рбр по имеющимся данным, колеблются от 100 до 5% соответствующей величины для однофазного потока При противотоке жидкости и газа через кольца Рашига и двух несмешивающихся жидкостей в колонне с насадкой Ре, для жидкой фазы близко к 0,1. При потоке жидкостей сверху вниз через насадочный материал перемешивание уменьшается. По данным Крамерса и Алберды для слоя высотой 0,7 м из колец Рашига размером 10 мм значение ЛГ лежит между 10 и 20. Продольное перемешивание возрастает с уменьшением жидкостной загрузки и слабо зависит от скорости газа. [c.112]

Метод определения А несколько усложняется, когда эту величину требуется определить для границы раздела газ — жидкость, где жидкость течет через насадку известного размера (например, в насадочных дистиллнционных и абсорбционных колонках и капельных реакторах). В промышленной практике, где одна фаза диспергирована в другой (газ в жидкости, жидкость в газе, жидкость в жидкости), очень трудно надежно предсказать удельную поверхность раздела. В общем случае ею приходится задаваться на основании литературных данных о подобных системах или определять специально (например, в газо-жидкостных реакторах с перемешиванием см. монографию Вестертерпа, Ван Дирендонка и де Кра " ). [c.155]

Коэффициент использования насадочной колонны п1па является функцией коэффициента неравномерности орошения I и степени перемешивания т , отнесенной к одной теоретической ступени разделения [c.44]

Кафаров, Дорохов и Шестопалов [61 подробно исследовали взаимосвязь между нагрузками колонны по обеим фазам и различными гидродинамическими параметрами, например динамической или статической удерживающей способностью колонны (см. разд. 4.10.5), продольным перемешиванием и перепадом давления (разд. 4.11). Они установили количественную связь между динамической удерживающей способностью и перепадом давления, а также зависимость статической удерживающей способности от нагрузки, изменявшейся в широком интервале. С использованием понятий эффективного и мертвого объема была выведена теоретическая модель нестационарного движения жидкости в насыпной насадке модель была использована для предварительного расчета параметров движения жидкости. Исследована также зависимость коэффициента продольного перемешивания от нагрузок по газу и жидкости, а также от физикохимических свойств жидкости. Ионас [7] проанализировал основные факторы, приводящие к продольному перемешиванию в насадочных колоннах. В своих экспериментах Тимофеев и Аэров ([65] к гл. 7) основное внимание уделили вопросам влияния диаметра колонны на эффективность разделения. [c.46]

Следует указать, что невозможно достаточно полно описать основные закономерности процесса разделения в насадочной колонне, если оперировать только такими величинами, как высота, эквивалентная т еоретической ступени или единице переноса. Зицман [159] показал, что массообмен в насадочной колонне протекает тем интенсивнее, чем легче проникают компоненты из ядра одной фазы к границе раздела жидкость — газ и оттуда далее в ядро другой фазы. Поэтому необходимо принять во внимание два диффузионных сопротивления, а именно при массопере-носе внутри паровой фазы и при массопереносе внутри жидкой фазы. Диффузионные сопротивления зависят от среднего пути переносимого вещества в соответствующей фазе, от степени перемешивания фазы в точках контакта между насадочными телами, от турбулентных завихрений и других факторов, которые уже были обсуждены в разд. 4.2. Соотношение между диффузионными сопротивлениями в газовой и жидкой фазах, экспериментально измеренные Зицманом для семи различных типов насадки, указаны в табл. 17. Из данных табл. 17 следует вывод, что вклад диффузионного сопротивления газовой фазы в общее сопротивление массопереносу при ректификации может составлять от 9 до 96%. [c.119]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология