Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Диффузия движение по насадке

    Смывание зерен насадки ( вихревая диффузия ). Движение потока газа через колонку с насадкой происходит так, что зерна насадки хотя бы частично омываются этим потоком и даже при медленном ламинарном движении это приводит к завихрениям потока газа вокруг зерен насадки, что также ведет к размыванию полосы. Поток движется около зерна диаметром з в течение времени, [c.545]


    В изложенной выше теории равновесной хроматографии были рассмотрг-ны только те искажения хроматографической полосы (обострение фронта и растягивание тыла или наоборот), которые вызывались отклонениями изотермы распределения (адсорбции или растворения, от закона Генри. Но даже и при соблюдении закона Генри хроматографическая полоса при движении вдоль колонки должна размываться. Это происходит вследствие продольной диффузии (вдоль и навстречу потока газа) молекул компонентов газовой смеси, переноса и диффузии их вокруг зерен насадки, а также диффузии в поры (так называемой внутренней диффузии). Кроме этого, молекулы компонента смеси, попап-шие в неподвижную фазу, должны отставать от его молекул, переносимых в потоке газа, вследствие конечной скорости адсорбции и десорбции на твердой или жидкой иоверхности, наличия поверхностной диффузии (вдоль поверхности), а в случае газо-жидкостной хроматографии еще и вследствие диффузии (поперечной и продольной) внутри неподвижной жидкой пленки, а также ввиду адсорбции и десорбции на носителе неподвижной жидкости. Все эти разнообразные диффузионные и кинетические явления приводят к тому, что в отношении элементарных процессов удерживания в неподвижной фазе и возвращения в движущийся газ-носитель разные молекулы данного компонента окажутся п разных условиях и, следовательно, будут перемещаться вдоль колонки с разными скоростями, что неизбежно приведет к размыванию хроматографической полосы—к снижению и расширению пика. Уже одно перечисление причин размывания хроматографической полосы показывает, насколько сложны диффузионные и кинетические процессы в колонке. Учитывая некоторую неопределенность геометрии колонок, по крайней мере колонок с набивкой (колебания в форме и размерах зерен, в их пористости и упаковке, в толщине пленки неподвижной жидкости, в доступности ее поверхности или поверхности адсорбента в порах, можно оценить влияние диффузионных и кинетических факторов на форму хроматографической полосы лишь весьма приближенно. Однако даже такая приближенная теория очень полезна, так как она позволяет выяснить хотя бы относительную роль различных диффузионных и кинетических факторов, влияющих на размывание, и указать тем самым пути ослабления этого влияния. [c.575]


    Другой тип модели с застойными зонами предложен Тернером [143]. В этой модели слой насадки в реакторе гидравлически рассматривается как совокупность сквозных параллельных каналов с повышенной скоростью движения и отходящими от них боковыми тупиковыми зонами— карманами (рис. 25). В результате этого объем потока, проходящего через реактор, как бы делится на две части в параллельных каналах и в карманах . Время пребывания частиц в карманах практически бесконечно, так как перемещение их осуществляется за счет молекулярной диффузии. Поэтому для правильного определения времени пребывания частиц в реакторе необходимо отыскать доли объема в насадке, приходящиеся соответственно на каналы и карманы  [c.78]

    В капиллярных колонках без насадки вихревая диффузия отсутствует, так как в капилляре нет препятствий для движения потока газа-носителя только вдоль капилляра, поэтому в формуле (87) коэффициент Х=0, а коэффициент [c.586]

    Под термином диффузия будет пониматься не только обычная молекулярная диффузия, но и турбулентная диффузия, а также диффузия, обусловленная влиянием насадки, вызывающим хаотическое перемещение жидкости или газа. Конвективное движение реакционной смеси, вызываемое неравномерностью распределения температур, может также служить источником диффузии. Следовательно, под диффузией будет пониматься перенос части жидкости или газа под влиянием градиента концентрации, независимо от механизма этого переноса. Предполагается, что скорость переноса пропорциональна величине градиента концентрации с константой пропорциональности О. Таким образом, для диффузии в направлении у [c.59]

    Увеличение высоты столба жидкости, через которую пропускается газ, вызывает рост коэффициента продольной диффузии. Для аппаратов с насадкой, через которую протекают жидкость и газ в одинаковом или противоположном направлениях, критерий Пекле можно вычислять по формуле (при движении жидкости вверх)  [c.48]

    Молекулы интересующего нас тяжелого компонента жидкой фазы, увлекаемые потоком смеси вдоль колонки, вместе с тем двигаются хаотически во всех направлениях. Их движение в направлении, перпендикулярном оси колонки, не приводит к размыванию зоны, но их хаотическое движение вдоль потока (вперед и назад) способствует размыванию. В случае колонки с насадкой коэффициент продольной диффузии отличается от коэффициента свободной молекулярной диффузии вследствие того, что путь между зернами является извилистым. Причем эта извилистость зависит от формы и размеров зерен, а также от их упаковки. Движение потока жидкости через колонку с насадкой происходит так, что зерна насадки хотя бы частично омываются этим потоком. Даже при медленном ламинарном движении это приводит к завихрениям потока жидкости вокруг зерен насадки, что также ведет к размыванию зоны. В то время как коэффициент продольной диффузии не зависит от скорости потока смеси, коэффициент вихревой диффузии пропорционален этой скорости. [c.6]

    Массо- и теплообмен в колоннах с насадкой характеризуются не только явлениями молекулярной диффузии, зависящей от физических свойств фаз, но и гидродинамическими условиями работы колонны, которые определяют турбулентность потоков. В зависимости от скорости потока в колонне возможны три гидродинамических режима ламинарный, промежуточный и турбулентный, при которых поток пара является сплошным, непрерывным и заполняет свободный объем насадки, не занятый жидкостью, в то время как жидкость стекает лишь по поверхности насадки. Дальнейшее развитие турбулентного движения может привести к преодолению сил поверхностного натяжения и нарушению граничной поверхности между жидкостью и паровым потоком. При этом газовые вихри проникают в поток жидкости, происходит эмульгирование жидкости паром и массообмен между фазами сильно возрастает. В случае эмульгирования жидкость распределяется не по насадке, а заполняет весь свободный объем ее, не занятый паром, и становится сплошной фазой, а газ—дисперсной фазой, распределенной в жидкости, т. е. происходит инверсия фаз. [c.329]

    При движении прерывистой фазы через колонну может происходить укрупнение (коалесценция) капель, хотя этому и препятствует высокая скорость течения непрерывной фазы. При укрупнении капель уменьшается площадь соприкосновения фаз, замедляется диффузия, а следовательно, и распределение растворенного вещества. Эти затруднения в работе колонны усиливаются с увеличением диаметра колонны. Чтобы свести их к минимуму, необходимо не допускать сужения колонны на входе. Большое значение имеет выбор насадки (материал, форма и размер насадки и ее смачиваемость). [c.227]

    Экспериментальное изучение процессов диффузии для газов и жидкостей в аппаратах с насадкой и с движением параллельно плоским стенкам приводит к критериальным формулам, для массопередачи, представленным в табл. XV. 2 и на соответ-ствуюш,ем ей рис. XV. 6. [c.405]


    В изложенной выше теории равновесной хроматографии были рассмотрены только те искажения хроматографической полосы (обострение фронта и растягивание тыла или наоборот), которые вызывались отклонениями изотермы распределения (адсорбции или растворения) от закона Генри. Но даже и при соблюдении закона Генри хроматографическая полоса при движении вдоль колонки должна размываться. Это происходит вследствие продольной диффузии (вдоль и навстречу потока газа) молекул компонентов газовой смеси, переноса и диффузии их вокруг зерен насадки, а также диффузии в поры (так называемой внутренней диффузии). Кроме этого, молекулы компонента смеси, попав-, шие в неподвижную фазу, должны отставать от его молекул, переносимых в потоке газа, вследствие конечной скорости адсорбции и десорбции на твердой или жидкой поверхности, наличия поверхностной диффузии (вдоль поверхности) а в случае газо-жидкостной хроматографии еще и вследствие диффузии (поперечной и продольной) внутри неподвижной жидкой пленки, а также ввиду адсорбции и десорбции на носителе неподвижной жидкости. Все эти разнообразные диффузионные и кинетические явления приводят к тому, что в отношении элементарных процессов удерживания в неподвижной фазе и возвращения в [c.539]

    Диффузионная модель. Рассмотрим теперь причины, приводящие к появлению случайного разброса времени пребывания в реакторе. Все эти причины можно свести к одной — разбросу мгновенных значений продольной компоненты скорости элемента потока на его траектории, связывающей вход и выход реактора. Этот разброс скоростей может быть вызван попаданием в различные области реактора, где скорость движения неодинакова. Например, в случае ламинарного потока в трубе скорость сильно изменяется по сечению аппарата, будучи малой около его стенок и значительно превышая среднюю скорость движения у центра трубы. В реакторе с насадкой локальная скорость мала близ твердой поверхности кроме того, в этом случае могут возникнуть значительные вариации скорости, связанные с об- рааованием каналов и застойных зон вследствие неоднородности упаковки твердых частиц. При попадании в застойные зоны с малой скоростью движения потока значительную роль начинает играть и молекулярная диффузия. В турбулентном потоке локальные скорости изменяются не только в пространстве, но и во времени, и турбулентные пульсации и вихри становятся основной причиной случайного разброса времени пребывания в реакторе. [c.207]

    Согласно этой теории причина размывания хроматографических полос обусловлена диффузией в газе и порах сорбента, а также массообменом между газом и неподвижной фазой. Сама диффузия имеет сложный характер. В реальной хроматографической колонке могут происходить следующие виды диффузии а) молекулярная диффузия, обусловленная тепловым движением молекул б) вихревая диффузия, вызываемая завихрением газа вокруг зерен насадки в) недостаточная скорость массопередачи из газовой фазы к поверхности неподвижной жидкости (в ГЖХ) или к поверхности твердого адсорбента (в ГАХ), обусловленное внешней диффузией, или замедленной внешнеди( узионной массопередачей недостаточная скорость миграции молекул адсорбированного вещества с поверхности неподвижной фазы внутрь неподвижной фазы, обусловленное замедленной внутренней диффузией или замедленной внутридиффузионной массопередачей. Последние два вида диффузии направлены поперек [c.52]

    От реальной тарелки в тарельчатой колонне мы подошли к понятию теоретической тарелки. Какие же условия имеют место в насадочных ректификационных колонках, содержащих упорядоченную или неупорядоченную насадку При наличии противотока жидкой флегмы и паров между кубом и конденсатором в результате одновременно протекающих процессов установления равновесия благодаря диффузии в горизонтальном направлении и смещения равновесия вследствие извне созданного противоточного движения фаз достигается разделение компонентов и обогащение паров нижекипящим компонентом [1]. На рис. 85 схемати- [c.138]

    Механизм движения жидкости изучали [70], впрыскивая краситель в слой насадки, работавший с нисходящим потоком в условиях смешанно-фазного процесса. При этом наблюдали области, или карманы , полузастой-ной жидкости, в которой концентрация красителя возрастала или уменьшалась в результате медленного и совершенно не упорядоченного разбавления. Проведенные недавно [35] дальнейшие исследования фазового контакта и диффузии показали, что газовая фаза всегда движется через реактор в условиях поршневого или пробочного режима. Изменения распределения жидкости и общей нагрузки по жидкости оказывают весьма малое влияние на распределение жидкости по продолжительности пребывания это свидетельствует о том, что неудовлетворительные эксплуатационные показатели вызваны малой эффективностью контактирования. Следовательно, при двухфазном потоке не существует обратной пропорциональности между объемной скоростью и продолжительностью контакта, и увеличение объемной скорости может фактически привести даже к увеличению продолжительности контакта жидкой фазы и значительному уменьшению канального проскальзывания и пристенного эффекта, вследствие чего эффективность реакционного устройства возрастает. [c.149]

    Задачей моделирования является определение высоты насадки. Для этого разработана математическая модель многокомпонентной ректификации, основанная на фундаментальных уравнениях многокомпонентного массопереноса и дифференциальных уравнениях описывающих движение фаз в колонне. Равновесные данные и матрица коэффициентов многокомпонентной диффузии определялись по разработанным методам молекулярностатистической теории на основе потенциалов межмолекулярного взаимодействия и частичных функций распределения. Расчет процесса ректификации смеси состоящей из нескольких десятков компонентов по такой модели является трудоемким, поэтому рассматривалась только насадочная часть колонны К - 701. Входные концентрации и расходы в насадочную часть были взяты из тарелочного расчета колонны К - 701, который проводился традиционным методом теоретических тарелок и проверялся по промышленному эксперименту (глава 4). [c.202]

    Проанализируем падение пробной частицы сквозь насыпной слой насадки высотой Н. Движение частицы можно рассматривать как процесс случайных блужданий, состоящий из неслучайного продвижения на шаг и случайного блуждания в поперечной плоскости с шагзхми Лд. Если считать, что vl — константы, то такой процесс описывается уравнением диффузии [c.88]

    Вихревая диффузия. В любой колонке с насадкой размывание зон обусловлено, в частности, очень большим числом возможных путей различной длины, по которым движутся вдоль колонки молекулы хроматографируемого вещества в потоках газа-носителя, т. е. многоканаль-ностью путей движения газа-носителя в насадке. Поэтому в зависимости от длины пути некоторые молекулы будут достигать конца колонки раньше, а другие позже по сравнению со средним временем пребывания молекул в колонке. Таким образом, мпогоканальность движения газа-посителя в слое насадки приводит к расширению хроматографической зоны. Эта причина размывания на- [c.32]

    Изучая двумерные концентрационные профили вещества в хроматографической полосе, проходящей через препаративную колонку, Хьюпе и сотр. [8] установили, что хроматографическая полоса движется быстрее на участках колонки с более плотной насадкой. Этот результат полностью противоречит распространенным представлениям. Они установили, кроме того, что ни радиальная диффузия вещества, ни теплопередача в радиальном направлении не достаточны для того, чтобы предотвратить расширение фронтов хроматографических пиков в препаративной колонке. Даже при использовании специальных способов заполнения колонки насадкой, предложенных Гиллемином [9] и Спенсером [10], неоднородность насадки в колонках диаметром более 6 см оказывается настолько значительной, что, например, через 7 мин после начала разделения скорости движения вещества в разных точках поперечного сечения колонки могут различаться на 17%. Когда же полагают, например, что у оси колонки хроматографическая полоса движется слишком быстро и механически уплотняют насадку в этой области, то разность скоростей в плоскости поперечного сечения колонки в действительности возрастает при этом до 33%. [c.205]

    Абсорбция осуществляется путем диффузии газа через слой жидкости (абсорбента) в контактных аппара-тах-абсорберах. Концентрация извлекаемого компонента в газовой фазе должна быть выше, чем в жидкой. Процесс идет эффективно при противоточном движении газового и жидкого потока и зависит от поверхности их соприкосновения. Сырьевая газовая смесь поступает в низ абсорбера, который сверху орошается абсорбентом. Легкие углеводороды уходят с верха абсорбера, а погло-щевные тяжелые компоненты вместе с абсорбентом выводятся с низа аппарата. Для увеличения поверхности соприкосновения между газом и жидкостью абс01рбер заполняют насадкой или контактными устройствами — тарелками. Количество и качество абсорбента, температура и давление абсорбции и интенсивность контакта зависят от состава сырья, от заданной глубины извлечения компонентов и их концентрации. [c.10]

    Положительной стороной процесса абсорбции каплей является высокий коэффициент абсорбции (более высокий, чем в случае стекания жидкости по насадке). Это обусловлено тем, что относительная скорость движения капель жидкости и газа весьма вЛтика (значительно превышает таковую при абсорбции жидкостью, стекающей по насадке), вследствие чего толщина газовой пленки на поверхности капли настолько мала, что не создает заметного сопротивления при диффузии через нее абсорбируемого компонента. [c.232]

    В литературе термин обратное перемешивание употребляется весьма свободно. Как указывает Клинкенберг [54], под обратным перемешиванием подразумевается реальное обратное течение в направлении, противоположном течению основного потока. Такое течение отмечается в струйных колоннах для систем жидкость — жидкость, в колпачковых колоннах и, как отмечалось выше, в насадочных колоннах при больших значениях L/G. Этот термин, однако, употребляется также и для описания влияния осевой дисперсии, вызванной вихревой диффузией, на кривую распределения времен пребывания потока. Хиби [43] приводит фотографию движения окрашенной жидкости, выходящей из точечного источника, в однофазном потоке жидкости в насадке. Выше источника не наблюдается никакой окраски, как требуется для модели с вихревой диффузией. Очевидно, что обратного перемешивания в буквальном смысле не происходит, [c.624]


Смотреть страницы где упоминается термин Диффузия движение по насадке: [c.119]    [c.62]    [c.380]    [c.135]    [c.201]    [c.10]   
Справочник инженера - химика том первый (1969) -- [ c.399 ]




ПОИСК







© 2025 chem21.info Реклама на сайте