Адсорбция массопередача

Если влияние массопередачи незначительно, работа двух реакторов при одинаковых объемах катализатора и скоростях газа должна приводить к одинаковой степени или глубине химического превращения (при условии, что давление и температура одинаковы). Если, однако, явление массопередачи играет роль, то необходимо учитывать и такие факторы, как скорость газа, размер частиц катализатора и т. д. Как и при адсорбции, массопередача обычно улучшается с увеличением отношения длины реактора к диаметру Ь О (при неизменном объеме реактора), что, разумеется, связано и с увеличением скорости газа. Как и в адсорбере, скорость газа ограничена влиянием таких факторов, как пневматический транспорт или взрыхление катализатора, истирание и гидравлическое сопротивление слоя. Влияние этих факторов на работу катализатора сходно с влиянием их на неподвижный слой адсорбента в адсорберах более подробное описание этих явлений и соответствующие расчетные данные для типичных адсорбентов приводятся в гл. двенадцатой. [c.19]

Таким образом, в соответствии с механизмом параллельного переноса стационарного фронта адсорбции, массопередача происходит в некоторой ограниченной зоне длиной I, а не по всему слою одновременно. Граничные условия этой зоны следующие [c.213]

Таким образом, кинетика процесса адсорбции описывается уравнениями диффузии и массопередачи. Однако эти уравнения гро- [c.260]

В многокомпонентных системах одновременно могут осуществляться передача нескольких компонентов в газовую фазу и массопередача (адсорбция, конденсация) из газовой фазы. Таким образом, в уравнении (4.11) может быть несколько членов G(r) п G(r)y, [c.63]

Упражнение VI.5. Покажите, что если реакция, адсорбция, десорбция п внешняя массопередача идут со сравнимыми скоростями, то квазигомогенная кинетическая зависимость имеет вид [c.130]

Мы уже убедились, что легче всего проводить исследование в тех случаях, когда одна из стадий протекает гораздо медленнее остальных и потому лимитирует скорость процесса. Однако мы рассматривали и случаи, когда две или больше стадий имеют сравнимые скорости. Так было в разделе VI.2, где учет взаимодействия стадий адсорбции, реакции и десорбции привел к кинетическому выражению (VI.20), и в упражнении VI.5, где было принято, что внешняя массопередача, адсорбция, десорбция и реакция идут со сравнимыми скоростями. Исследовали мы и взаимодействие процессов внутренней диффузии и реакции (раздел VI.4), получив наиболее простые результаты т] 1 и т) /2, в случае, когда одна из стадий была лимитирующей. [c.139]

Процесс адсорбции — массообменный процесс с участием твердой фазы. Расчет должен проводиться на основании совместного решения уравнения материального баланса и уравнения массопередачи. [c.95]

В настоящее время нет надежных способов определения коэффициентов массопередачи для адсорбции многокомпонентных смесей. Для расчета адсорбционных процессов используются приближенные методики. [c.95]

Массопередача между газом и поверхностью твердых гранул часто определяет механизм гетерогенной реакции, особенно в промышленных условиях, когда ограничения потери напора, вызванные экономическими соображениями, заставляют выбирать такую скорость потока, при которой ни скорость адсорбции, ни скорость реакции на поверхности катализатора не являются определяющими. В процессах с псевдоожиженным слоем скорость потока ограничивается из-за необходимости свести к минимуму унос твердых частиц. [c.283]

Проблема скорости массопередачи в неподвижном слое широко исследовалась первоначально в области абсорбции, адсорбции, дистилляции и экстракции. В реакционных системах твердые гранулы обычно имеют меньшие размеры, чем частицы твердых веществ в упомянутых физических процессах, но аналогичные соотношения, по-видимому, применимы и здесь. Псевдоожиженный слой используется в таких физических процессах, как осушка газов или фракционированная адсорбция углеводородов, но его главное применение—в каталитических реакциях. [c.283]

Пример 14. Найти объемный коэффициент массопередачи для процесса очистки водорода от примеси метана адсорбцией активированным углем при давлении 1 МПа и температуре 25 °С. Сорбент характеризуется следующими свойствами раз- [c.66]

В этом случае внутренний коэффициент массоотдачи Р = Рп- Уравнение (111.87) справедливо для любой изотермы адсорбции. Если же внутреннее сопротивление зависит как от диффузии в порах, так и от диффузии в сорбенте или на его внутренней поверхности, то строгая связь между коэффициентами массоотдачи и массопередачи существует лишь для линейной изотермы адсорбции. Она выражается уравнением [25] [c.66]

В котором т = т — 2/и. Это уравнение является следствием дифференциального уравнения материального баланса и уравнения (И 1.86) для скорости массопередачи. Оно написано применительно к адсорбции. Для десорбции нужно поменять местами члены в квадратных скобках и заменить отношение X ( )/ ,j на Xj (Х ). При использовании уравнения (III. 112) в него подставляют уравнение изотермы адсорбции и проводят интегрирование по с в пределах от 0,5сп до с и по т — в пределах от соблюдении условий (III. 110). В случае, если равновесие описывается изотермой Лэнгмюра (III. 101), интегрирование приводит к следующей зависимости [c.75]

По данным [3, 5, 6, 12] эта высота значительно превышает высоту работающего слоя (зоны массопередачи), что исключает возможность проскока адсорбтива. Высота слоя, большая высоты зоны массопередачи, определяет только его гидравлическое сопротивление и необходимую продолжительность стадии адсорбции. [c.152]

Если предположить, что для подвижной фазы можно пользоваться моделью с продольным перемешиванием, то для этой фазы справедливы соотношения (II.8). Нужно только учесть, что в этих соотношениях w — скорость образования компонента при физико-химическом процессе, а при адсорбции компонент расходуется. Учитывая вид уравнения скорости массопередачи, дополним (II.8) выражением для w [c.88]

Основные уравнения. К описанию движущегося слоя полностью применима схема двухфазного потока, рассмотренная в разделе VII.7. Пассивной фазой является поток газа, а активной — газ, находящийся в порах твердых частиц и сорбированный на активной поверхности. Соответственно, эффективная константа скорости межфазной диффузии равна коэффициенту массопередачи р, умноженному на внешнюю поверхность единицы объема твердых частиц Он. Гидродинамический режим обеих фаз близок к идеальному вытеснению. Если адсорбция на поверхности твердых частиц следует закону Генри, уравнения баланса вещества в пассивной и активной фазах движущегося слоя записываются в виде [c.318]

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]

ТЕОРИЯ МАССОПЕРЕДАЧИ С УЧЕТОМ ЯВЛЕНИЙ АДСОРБЦИИ [c.243]

Таким образом, скорость массопередачи определяется как функция коэффициентов диффузии вещества в обеих фазах, а также постоянными скорости адсорбции и десорбции распределяемого вещества на поверхности раздела фаз. [c.245]

На рис. 162, г — показано влияние размера гранул адсорбента на длину зоны массопередачи. Чем короче зона массопередачи, тем больше скорость адсорбции и лучше показатели адсорбционного процесса. Поэтому всегда нужно применять адсорбенты наименьшего размера. Размер гранул адсорбента должен лимитироваться величиной гидравлического сопротивления слоя. В большинстве промышленных установок переработки природных газов применяются адсорбенты с размером гранул не более 14 меш. [c.242]

Динамическая влагоемкость адсорбентов-осушителей зависит от величины активной поверхности их, доступной для паров воды, длины зовы массопередачи, скорости перемещения адсорбционного фронта и необходимой глубины осушки газа. Теоретически осушенный газ не должен содержать влаги до момента проскока. На практике газ содержит некоторое количество влаги, хотя он намного суше, чем требуется по нормативам эксплуатации газопроводов. При осушке газа для сжижения цикл адсорбции должен заканчиваться несколько раньше момента проскока влаги, когда адсорбционный фронт зоны массопередачи еще находится в глубине слоя. Это связано с тем, что для диффузии остаточных малых количеств паров воды из газовой фазы в твердую (адсорбент) требуется определенное дополнительное время контакта. [c.246]

Количество влаги, поглощаемое в цикле адсорбции, известно из проекта установки. Количество адсорбированных углеводородов определяется положением адсорбционного фронта в момент окончания цикла адсорбции. Если этот фронт находится в положении VI (см. рис. 162, а), то слой адсорбента справа от кривой содержит углеводороды. Кроме того, вытеснение углеводородов водой из слоя слева от кривой не закончилось. В слое адсорбента, расположенном до зоны массопередачи по воде, массовая доля углеводородов достигает 7—10%. За адсорбционным фронтом она значительно меньше и составляет 1—2%. Как известно, состояние адсорбционного фронта изменяется в зависи- [c.252]

Общепринятой моделью динамики адсорбции в неподвижном слое является модель фронтальной отработки слоя адсорбента [3]. После насыщения лобового слоя адсорбция вещества из потока в нем прекращается, и поток проходит этот участок без изменения концентрации. Время работы слоя до насыщения лобового участка принято называть периодом формирования фронта адсорбции. После этого начинается второй период, для которого характерна неизменная форма выходной кривой. Концентрационный фронт перемещается с постоянной скоростью вдоль слоя, что указывает на стационарный режим процесса. При этом существует область, называемая работающим слоем или зоной массопередачи, в которой концентрация падает от начальной практически до нулевой. Наличие такой зоны свидетельствует о существовании внутри- и внешнедиффузионного сопротивлений массопереносу. Инженерные методы расчета, допускающие существование стационарного фронта, широко применяются на практике. Для расчета адсорбционного аппарата в этом случае используют уравнение, описывающее время защитного действия слоя в зависимости от его длины, и общий закон массопередачи в слое. [c.69]

Обратим внимание на следующий факт в формуле (2.1.159) коэффициент р изменяется в широких пределах, причем Р - оо при 7 >0. Это позволяет в любом адсорбционном процессе выделить область внешнего и внутреннего массопереноса, согласно чему и меняется вклад каждого слагаемого правой части равенства (2.1.159). В области малых относительных концентраций в потоке скорость адсорбции лимитируется сопротивлением внешней массоотдачи, а распределение вещества по радиусу близко к равномерному. Коэффициент внутренней массопередачи Р очень велик, и основной вклад в сумму (2.1.159) дает первое слагаемое, в котором (согласно приведенным соображениям) можно положить уз = у = и точность этого равенства повышается с ростом выпуклости изотермы при достаточно малых В1. [c.71]

Р — коэффициент массопередачи, с- с —концентрация в газовой фазе, равновесная с величиной адсорбции, кг/м А, В, п — константы уравнения изотермы адсорбции [34]. [c.102]

Тогда массопередача процесса адсорбции на поверхности зерна определится уравнением [c.242]

ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ МОДЕЛЕЙ ДЛИНЫ ЗОНЫ МАССОПЕРЕДАЧИ ПРИ ЖИДКОФАЗНОЙ АДСОРБЦИИ УГЛЕВОДОРОДОВ НА ЦЕОЛИТАХ [c.229]

III. Массообменные процессы связаны с переходом вещества из одной фазы в другую в результате диффузии. Поэтому их называют также диффузионными. К этому классу относятся перегонка, ректификация, абсорбция и десорбция, адсорбция, экстракция, сушка, кристаллизация и др. Движущей силой массообменных процессов является разность концентраций. Скорость процесса определяется законами массопередачи. [c.13]

Применение псевдоожиженного (кипящего) слоя позволяет интенсифицировать процесс массопередачи при адсорбции за счет уменьшения размера гранул и более активного обновления их контактной поверхности. [c.319]

Турбулизация межфазной границы может быть обусловлена- также возникающими при тепло- или массопередаче локальными изменениями поверхностного натяжения. Учет влияния концентрационных и температурных изменений поверхностного натяжения на гидродинамику вблизи межфазной границы представляет собой весьма сложную и в настоян1ее время еще не решенную задачу (необходимо исследовать устойчивость решения уравнения Навье — Стокса по отношению к малым возмущениям — локальным изменениям скорости). Пока сделаны лишь первые попытки решения этой задачи [72, 73]. В частности, показано [72], что возможность возникновения неустойчивости существенно зависит от знака гиббсовой адсорбции растворенного вещества в состоянии термодинамического равновесия, а также от соотношения между кинематическими вязкостями соприкасающихся фаз и коэффициентами диффузии веществ, которыми обмениваются эти фазы. Объяснено явление стационарной ячеистой картины конвективного движения, вызванного локальными градиентами поверхностного натяжения [73].. Дальнейшие исследования в этой области наталкиваются на серьезные математические трудности. [c.183]

Массопередача в псевдоожиженном слое. Коэффициенты массопередачи были определены в таких процессах со взвешенным слоем, как испарение гранулированного нафталина в воздухе, осушка воздуха глиноземом или силикагелем и адсорбция четыреххлористого углерода из воздуха активированным углем, а также в процессах, в которых средой, вызывающей псевдоожижение, служила вода. Результаты Чжу, Калила и Веттерота , изображенные графически на рис. VIII-18, представляют, по-видимому, лучшую корреляцию, принимающую во внимание большинство параметров процесса. Эти данные можно также выразить следующими уравнениями [c.284]

Найдем коэффициент массопередачи при этой скорости газа. Десорбция проводится при давлении, в 10 раз меньшем давления адсорбции. Поэтому плотность газа при десорбции можно считать в десять раз меньшей, а коэффициент диффузии — в десять раз большим, чем при адсорбции. Следовательно, имеем Ру = = 0,08263 кг/м , Dy = 0,735 mV . Расчет внутреннего коэффициента массоотдачи по уравнениям (III.83) и (III.85) дает Рх = Рп = 0,749 см/с. Определив из уравнений (111.82) и (III.91) внешний коэффициент массоотдачи фу = 7,73 см/с) и поправку для учета продольного перемешивания (Рдрод = 2,98 см/с), находим коэффициент массопередачи при скорости газа 0,213 м/с (/Су = 0,556 см/с). Следовательно, при 1/7 = 0,75 общее число единиц переноса для всего слоя равно [c.73]

При анализе процесса массопередачи через поверхность раздела фаз принимают, что две концентрации вблизи поверхности раздела фаз находятся в состоянии равповссия. Это равновесие достигается не мгновенно, а по истечении некоторого времени [23 — 26]. На осиовании этих исследований предложена модель массопередачи через границу раздела фаз с учетом этих явлений и адсорбции распределяемого вещества на самой границе раздела [27 ]. [c.243]

Малоизученным остается вопрос о связи кинетики адсорбции в одиночном зерне с макрокинетикой в слое адсорбента, необходимой для определения высоты зоны массопередачи и времени защитного действия его. В монографии приведена аналитическая зависимость коэффициента внутреннего массопереноса от заполнения адсорбционного пространства, сформулирована математическая модель адсорбции в слое адсорбента и получено аналитическое решение указанной задачи. Для ряда моделей изотерм получен аналитический аналог зависимости Жуховиц-кого — Забежинского — Тихонова для времени защитного действия макрослоя адсорбента с учетом внутридиффузионных эффектов. [c.5]

OiiieiiKa адекватности моделей длины зоны массопередачи при жидкофазной адсорбции углеводородов иа цеолитах. 229 [c.8]

В ходе исследования динамики разделения смеси толуол- . гептан слоем цеолита NaX на лабораторной установке с отбором проб продукта по высоте колонны был экспериментально определен ряд значений длины зоны массопередачи. Аналитический расчет длины зоны массопередачи выполн шся по параметрам выходной кривой динамики адсорбции по семи вариантам уравнений. Три из них (уравнения Майкельса (1), Кехата-Розенкранца (2) и Самойлова-Фоминых (3)) являются по своей сущности феноменологическими, четыре носят детерминированный характер и учитывают изменение концентраций адсорбируемого компонента с учетом внешнедиффузионного и внутридиффузионного сопротивлений (4), а также допущения о низкой величине проскоковой концентрации (5), [c.229]

Адсорбционные процессы относятся к наиболее сложно описываемым и моделируемым объектам химической технологии в силу того, что требуют в значительной мере более детального подхода к формированию модели в связи с. многообразием кинетических факторов, сопровождающих диффузию сорбата в макро-, мезо- и микропорах сорбента и необходимостью учета как специфических характеристик самого сорбента (например, состав и свойства активных центров, условия регенерации), так и особенностей взаимодействия в конкретной системе адсорбент - адсорбат и на стадии адсорбции, и на стадии регенерации. В связи с этим представляет интерес феноменологическая модель адсорбционного процесса в виде длины зоны массопередачи Lo. Зона массопередачи участок длины (высоты) слоя сорбента, в котором и протекает собственно сорбционный процесс с интегральным учетом всех его реалий, перемещающийся по длине слоя от начала к концу процесса в неподвижном слое сорбента и равный необходи юй высоте слоя в процессах в движущемся или псевдо-ожиженном слоях сорбента. [c.30]

По изотерме адсорбции бензола (см. рис. 43) этому значению соответствует pi=2,l2 кПа. Так как pi/рнас, = 2,12/10 > 0,17, то продолжительность процесса адсорбции можно определить по формуле V KOH = л/Онач./ /( нач) Ь л/0 а /(< ная) (VH- 1 Ю) где b=f (Скон/Снач) в нащем случае для Скон/Свач = 5-10 >=1,84. Найдем значения остальных параметров, входящих в формулу (Vn. ПО). Коэффициент массопередачи [c.206]

Здесь с,— количество вещества, поглощаемое единицей объема адсорбента (объемная массовая относительная концентрация), кг вещества/м адсорбента т — нродолжлтельность адсорбции, сек с — объемная массовая относительная концентрация адсорбируемого вещества в парогазовой смеси, кг вещества/м инертного газа, с у— объемная массовая относительная равновесная концентрация а. орбируемого вещества в парогазовой смеси, кг вещества/м инертного газа, У — относительный массовый состав парогазовой смеси, кг вещсства/кг инертного газа V — равновесный относительный массовый состав парогазовой смесн, кг вещества/кг инертного газа, Ку — коэффициент массопередачи, отнесенный к единице объема слоя, при выражении движущей силы процесса чере 1 [c.723]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология