Барботажные аппараты коэффициенты массопередачи

Коэффициент массопередачи К в уравнениях (140) и (141) относится к истинной поверхности массопередачи Р. В том случае, когда эта поверхность не может быть определена достаточно просто, например, при барботажном процессе или в насадочных аппаратах, коэффициент массопередачи относят к единице объема аппарата и называют объемным коэффициентом Ку, или к единице площади его характерного сечения Кр. В любом случае коэффициент массопередачи зависит от условий движения потоков и их свойств. Поэтому рассмотрим прел<де всего гидродинамические режимы, которые возникают при барботаже, пленочном течении и распылении жидкости. Они наиболее часто встречаются в практике дистилляции. [c.97]

В барботажных аппаратах трудно определить истинную поверхность соприкосновения фаз, поэтому коэффициент массопередачи в этих аппаратах относят к единице площади тарелки. Уравнение массопередачи для одной тарелки можно написать в следующем виде [c.622]

Анализируя уравнение (11.68), следует отметить вытекающую из него независимость коэффициента массопереноса от размеров газового пузыря, что подтверждается и экспериментальными данными. Это положение несколько облегчает задачу расчета массообмена в барботажных реакторах, однако остается неопределенность относительно поверхности контакта фаз, для нахождения которой до сих пор нет надежных рекомендаций. Поэтому при описании кинетики газожидкостных реакций часто пользуются объемным коэффициентом массопередачи характеризующим собой количество вещества В, прореагировавшего в 1 м реакционного объема аппарата. В связи с этим следует вернуться к уравнению (И.55), в котором скорость реакции зависит от газосодержания системы. Появление в нем объясняется тем, что удельная поверхность а отнесена к реакционному объему аппарата Ур, т. е. к объему газожидкостной смеси. Если отнести поверхность контакта фаз к объему жидкости, участвующей в массообмене, то уравнение (И.55) не будет содержать параметра 1 — фр. Из этого следует, что для исключения 1 — ф из эмпирических уравнений, характеризующих объемный коэ ициент массопередачи, его нужно относить к объему жидкости, находящейся в реакционной зоне аппарата. [c.41]

Высота аппаратов со ступенчатым контактом. Высоту аппаратов этого типа, в частности тарельчатых колонн, иногда выражают через объемный коэффициент массопередачи, согласно уравнению (Х,77) или (Х,77а). В барботажных аппаратах величина Ку должна рассчитываться на единицу объема слоя пены или эмульсии, в котором происходит в основном массообмен. Однако ввиду трудности определения объема подвижной пены коэффициенты массопередачи относят к единице рабочей площади тарелки. Эти коэффициенты массопередачи, обозначаемые через Кз, связаны с коэффициентами массопередачи Ку и Ку (например, прн расчете по фазе Ф ) соотношением [c.424]

Перемешивание жидкости ведет к снижению средней движущей силы (см. стр. 243) и эффективность аппарата, несмотря на высокие значения коэффициента массопередачи и развитую поверхность соприкосновения фаз, оказывается низкой. Это подтверждается и опытом. Так, Шабалин [4, 51 показал, что увеличение высоты барботажного слоя приблизительно до 50 мм, приводит к значительному повышению степени извлечения компонента [c.497]

При выводе описанных уравнений исходили из коэффициентов массоотдачи отнесенных к единице площади тарелки. Исследования по определению поверхности контакта фаз в барботажных аппаратах (стр. 559 сл.) дают возможность найти истинные значения коэффициентов массоотдачи р. Можно ожидать, что по мере развития методов определения поверхности контакта и установления ее зависимости от различных факторов анализ массопередачи в барботажных абсорберах будут проводить именно этим способом. [c.568]

Описаны опыты [220] по абсорбции СОз водой в аппарате с сплощным барботажным слоем, которому сообщались колебания частотой 20—2000 гц. Опытами установлено существование для каждой высоты слоя некоторых частот, соответствующих пикам объемного коэффициента массопередачи. Наибольшее влияние колебаний при высоте слоя 0,15 м отвечает частоте 125 гц (увеличение Ко на 70%) при больших высотах слоя пики уменьшаются и сдвигаются в сторону более низких частот. Определения формы и размера пузырьков, а также газосодержания слоя показали, что воздействие звуковых колебаний сводится к повышению газосодержания и увеличению поверхности контакта фаз. Коэффициент массопередачи, отнесенный к единице поверхности, при озвучивании уменьшается. [c.608]

В барботажных аппаратах наблюдается интенсивная циркуляция жидкости по объему Коэффициент продольного перемешивания жидкости и объемный коэффициент массопередачи возрастает с увеличением диаметра аппарата. Барботажный аппарат с соотношением Я/с от 1 до 6 работает в режиме развитого барботажа как аппарат идеального смешения. На выход целевых продуктов, в тех случаях, когда они способны к дальнейшим превращениям, влияют не только температура процесса, концентрация компонентов, продолжительность реакции, но и степень смешения начальных и конечных продуктов [c.49]

В результате исследования [561 было показано, что аппарат устойчиво работал при изменении скорости газа в кольцевом сечении между цилиндром-распределителем и цилиндром-сепаратором Wx = 1,8 -f-7,7 м/сек. Нагрузка по жидкости изменялась в пределах 0,84 — 8,33 кг/м -сек. При этом унос жидкости не наблюдался. Потеря напора не превосходит потери напора барботажных аппаратов. Объемный коэффициент массопередачи в 5—6 раз выше объемных коэффициентов массопередачи насадочных колонн. Описанное контактное устройство имеет существенное преимущество перед аппаратом Киршбаума и Штора, так как в нем достигается вращательное движение потока пара, способствующее усилению массообмена. [c.140]

При проведении барботажных процессов в аппаратах с мешалкой (автоклавах) ни об"емный коэффициент массопередачи, ни критерий Боденштейна не равны соответствующим величинам в барботажных промышленных аппаратах без мешалки. [c.266]

Действительная поверхность массопередачи редко бывает известна. Например, в барботажных абсорберах она зависит от режима движения фаз, в насадочных — от степени смачивания насадки. На практике обычно пользуются коэффициентами массопередачи, отнесенными к единице объема аппарата. [c.111]

Коэффициент массопередачи характеризует интенсивность аппарата. Для абсорбера Вентури она во всех случаях выще, чем для других аппаратов (насадочного, барботажного и др.). [c.66]

Исследования подтвердили, что объемные коэффициенты массопередачи нелинейно уменьшаются с увеличением давления для всех типов тарелок в барботажных аппаратах п наса-дочных башнях в соответствии с уравнением [c.206]

Было исследовано влияние следующих факторов на объемный коэффициент массопередачи скоростей газа и. жидкости, частоты и амплитуды вибраций, высоты газожидкостного слоя, живого сечения тарелок (дисков), расстояния между тарелками и концентрации солей. Установлено, что скорость жидкости в интервале 0,2-10 —1 2-10 м/с не влияет на интенсивность массообмена. Авторы [171] объясняют это тем, что в интервале линейных скоростей жидкости 10 —10 м/с, имеющих практическое значение для промышленных барботажных реакторов, скорость жидкости не влияет на поверхность фазового контакта при барботаже и, следовательно, на объемный коэффициент массопередачи. Это согласуется с результатами исследования [93] поверхности контакта фаз в барботажном аппарате с вибрационным перемешиванием. [c.124]

Применение в промышленности полых барботажных аппаратов с высокими слоями жидкости, хотя и чрезвычайно простых в конструктивном отношении, относительно невелико б связи с тем, что в таком аппарате, вследствие интенсивной циркуляции в вертикальном направлении, жидкость в значительной степени перемешана по высоте, то есть концентрация жидкости по высоте мало изменяется и близка к конечной ее величине. Перемешивание жидкости ведет к снижению средней движущей силы, и эффективность аппарата, несмотря на высокие значения коэффициентов массопередачи и развитую поверхность соприкосновения фаз, оказывается низкой. [c.116]

Обычно считалось, что сопротивление газовой пленки в пузырьках велико, а сопротивление жидкостной пленки при барботаже незначительно поэтому барботажные аппараты рекомендовались для абсорбции мало растворимых газов. На практике они нашли, однако, применение и для абсорбции хорошо растворимых газов. Исследования К. Н. Шабалина дали результаты, обратные ранее известным по Шабалину [184] барботажные аппараты дают высокий коэффициент массопередачи для хорошо растворимых газов и низкий для мало растворимых. Исходя из этого, он рекомендует для хорошо растворимых газов барботажные абсорберы, а на второе место ставит распыливающие для мало же растворимых газов он ставит распыливающие абсорберы на первое место, а барботажные на последнее. Исследования Шабалина представляют значительный интерес и показывают, что вопрос о механизме абсорбции не может еще считаться решенным. [c.221]

Следует отметить, что действительная поверхность контакта фаз известна довольно редко. Так, в барботажных абсорберах поверхность контакта зависит от режима движения фаз и может быть определена лишь с большим трудом. Даже в аппаратах с фиксированной поверхностью контакта (например, в насадочных абсорберах) действительная поверхность контакта, активная для массопередачи, не совпадает с геометрической поверхностью насадки (с. 153). Поэтому на практике часто пользуются условными коэффициентами массопередачи, отнесенными, например, к единице рабочего объема аппарата (объемный коэффициент массопередачи). Связь между объемным Kv) и поверхностным (К) коэффициентами массопередачи выражается уравнением Ки = Ка (I, 104) [c.53]

Ввиду сказанного для расчета распыливающих абсорберов, как и для барботажных, часто пользуются объемными коэффициентами массопередачи (и массоотдачи), а также условными коэффициентами, отнесенными к единице площади сечения аппарата. [c.560]

Характер кривой изменения поверхностного коэффициента массопередачи Ks в барботажных и пенных аппаратах в зависимости от-линейной скорости газа определяется растворимостью газа. Величина Ks для всех газов возрастает с увеличением Wr до определенного максимума, лежащего в области различных линейных скоростей газа в зависимости от его свойств [8]. Для хорошо растворимых газов, скорость абсорбции которых определяется сопротивлением тазовой фазы, максимальное значение Ks находится за пределами пенного режима (Шг>3,5 м/с). Для. газов со средней и плохой растворимостью, скорость абсорбции которых лимитируется сопротивлением как газовой, так и жидкой фаз, максимум Ks соответствует Wi в пределах 1— [c.14]

Объемные коэффициенты массоотдачи и массопередачи. Поверхность контакта фаз, к единице которой отнесены коэффициенты массоотдачи и массопередачи, в большинстве случаев трудно определить. Как будет показано ниже, в барботажных массообменных аппаратах эта поверхность представляет собой совокупность поверхностей брызг, пены и пузырей в насадочных аппаратах — некоторую активную часть геометрической поверхности насадки, смачиваемую жидкостью. Поэтому коэффициенты массоотдачи и массопередачи часто относят не к поверхности контакта фаз Р, к рабочему объему аппарата V, который связан с поверхностью зависимостью [c.409]

Удовлетворительное соответствие расчетных и экспериментальных значений коэффициентов ускорения массопередачи отмечается также в работе [97], здесь экспериментальные измерения скорости поглощения СО2 и НгЗ водным раствором МЭА в ламинарной струе и в аппарате с мешалкой сопоставлены с результатами численного решения [86]. В работе [98] исследована совместная абсорбция аммиака и диоксида углерода водой и водными растворами МЭА и ДЭА. Адекватность теоретических решений подтверждена экспериментальными измерениями в барботажной колонне диаметром 50 мм. Результаты экспериментальных и теоретических исследований по селектив- [c.90]

Модель массопередачи для контактного устройства. Рассматривается, например, процесс массопередачи на барботажной тарелке (в совокупности с переливным устройством) или в насадочном слое. Для массопередачи с необратимой реакцией, когда коэффициенты извлечения высоки и заметно зависят от степени продольного перемешивания потоков, разработан метод расчета аппарата на основе одномерной диффузионной модели (см. гл. 5). [c.173]

В большинстве случаев теоретическое определение коэффициентов массоотдачи проводят, рассматривая процесс массопереноса для каждой фазы в отдельности вне частицы (внешняя задача) или внутри частицы (внутренняя задача). Фактически это означает, что при решении задачи не учитывается влияние массопереноса в одной фазе на скорость массопереноса в др)той. Очень часто такая постановка вполне допустима. Во многих практических задачах перенос массы в одной из фаз либо вовсе отсутствует (растворение твердой частицы или пузырька однокомпонентного газа (пара) в жидкости, испарение капли однокомпонентной жидкости в газовом потоке и т. п.), либо скорость его значительно выше, чем во второй фазе. В последнем случае говорят, что процесс массопередачи лимитируется сопротивлением второй фазы. Так, при абсорбции хорошо растворимых газов и паров (NH3, НС1, HF, SO2, SO3, этанол, ацетон и др.) из газовой смеси водой в барботажных аппаратах скорость массопередачи лимитируется скоростью диффузии этих газов в пузырьках. Наоборот, процесс массопередачи при водной абсорбции плохо растворимых газов (О2, СО2, NO, N2O) лимитируется сопротивлением водной фазы. В обоих указанных случаях концентрацию переносимого компонента на межфазной поверхности со стороны г-й фазы можно считать известной и равной концентрации, находящейся в равновесии с постоянной концентрацией компонента во второй фазе. Таким образом, для решения уравнения (5.3.1.1) можно использовать граничное условие 1-го рода (см. подраздел 5.2.2). Это существенно упрощает решение задачи. В экспериментах определяют обычно не коэффициенты массоотдачи , (см. уравнение (5.2.4.1)), а коэффициенты массопередачи К(, определяемые уравнениями (S.2.6.2.). Однако проводить эксперимент стараются таким образом, чтобы массоперенос во второй фазе либо отсутствовал, либо протекал значительно быстрее, чем в первой фазе. Тогда коэффициент массоотдачи в первой фазе будет равен экспериментально определенному коэффициенту массопере- [c.274]

Высота абсорберов. Рабочую высоту Я (расстояние между крайними тарелками) барботажного абсорбера находят методами, указанными в главе X. При расчете Н ло уравнению массопередачи коэффициент массопередачи определяется с помощью уравнения (Х,47) или (Х,48). Так как расчет поверхности контакта фаз на тарелке затруднителен, при обработке опытных данных по массопередаче в тарельчатых аппаратах коэффициенты массоотдачи относят чаще всего к сечению 5,, тарелки (точно определяемая величина), либо к объему пеиы V,, -= Лгж т или жидкости на тарелке Уд — /1 5 (где и /г — высота пены и слоя жидкости на тарелке). [c.465]

Одной из причин возникновения конвективных токов являются продольные градиенты поверхностного натяжения, а также градиенты плотности, появляющиеся при протекании хемосорбции. Явление поверхностной конвекции было обнаружено (20, 22, 37—39] при поглощении СОа водными растворами МЭА, ДЭА и др. Поверхностная конвекция наблюдается в пленочных и насадочных аппаратах [20], в ламинарных струях жидкости [42] в барботажных аппаратах ее влияние на массопередачу сравнительно невелико. Из сказанного выше следует, что коэффициент физической массоотдачи Рж должен быть определен при протекании хемосорбционного процесса, т. е. в идентичных гидродинамических условиях. Если объектом исследования является поглощение СО2 хемосорбентом, то величину р удобно определять по методу [36, 37], заключающемуся в десорбции N30 из раствора хемосорбеита. Поскольку коэффициенты диффузии N20 и СОз близки, то близки между собой и [c.68]

Представляет также интерес опыт эксплуатации промышленного МЭА-абсорбера в производстве метанола (работа выполнена совместно ГИАП и Щекпнскпм химкомбинатом). Абсорбер диаметром 2,1 м производительностью по газу до 60 ООО м /ч (при н. у.) обеспечивал очистку газа, содержаш его 10—13% (об.) до 2—5% (об.) СОз-Число тарелок в абсорбере 28, расстояние между тарелками 0,4 м. Коэффициент массопередачи, отнесенный к 1 м рабочей части аппарата, для зоны а >> 0,5 составляет 25—45 м /(м -ч-кгс/см2) или 25,5-10 —46-10 м /(м -ч-Па) (объем газа при н. у.). Для зоны а <С 0,5 значения коэффициента массопередачи возра стают при увеличении скорости газа от 100 до 400 м /м -ч-кгс/см , что связано с ростом высоты барботажного слоя соответственно коэффициент извлечения для одной тарелки повышается от 0,07 до 0,15. [c.161]

В настоящее время определились три подхода к созданию кинетического расчета и осуществлению моделирования хемосорбционных процессов. Первый из них заключается в использовании зависимостей, основанных на эмпирических коэффици ентах массопередачи. Однако, поскольку представления о кинетике процесса, привычные для чисто массообменных процессов, в данном случае не пригодны, экстраполяция эмпирических значений Кг о. связана со значительными погрешностями. Эмпирический подход не отражает физической сущности процесса и не может объяснить, например, сильную зависимость коэффициента массопередачи при хемосорбции от концентрации передаваемого компонента в газе в барботажных колоннах и в насадочных аппаратах. Так, в аппарате с седловидной насадкой изменение Лг только с 10 до 20% (об.) приводит при определенных условиях к снижению К/а приблизительно на 307о. Количественно уменьшение К/а зависит от области протекания химической реакции, однако использование эмпирических значений Кг а при экстраполяции в сторону больших Лг приведет к существенной ошибке. В то же время следует отметить значительно более слабый характер указанной зависимости в аппаратах пленочного типа. Поэтому если мы воспользуемся эмпирической зависимостью /Сг й(Лг), найденной, скажем, в опытах на барботажной колонне, для моделирования аппарата пленочного типа, то погрешность может быть велика, причем высота моделируемого аппарата может быть завышена и занижена в зависимости от направления экстраполяции. [c.164]

Характер кривой изменения поверхностного коэффициента массопередачи Кв в барботажных и пенных аппаратах в зависимости от линейной скорости газа определяется растворимостью газа. Величина Ка для всех газов возрастает с увеличением Шг до определенного максимума, лежащего в области различных линейных скоростей газа в зависимости от его свойств [8]. Для хорошо растворимых газо , скорость абсорбции которых определяется сопротивлением гадовой фазы, максимальное значение Ка находится за пределами пенного. режима (Шг>3,5 м/с). Для газов со средней и плохой растворимостью, скорость абсорбции которых лимитируется сопротивлением как газовой, так и жидкой фаз, максимум Ка соответствует аУг в пределах 1— 2 м/с для очень плохо растворимых газов, когда сопротивление массопередаче сосредоточено исключительно в жидкой фазе,— приблизительно при 0,5—0,8 м/с, т. е. при пограничной скорости газа, разделяющей барботажный и пенный режимы. [c.14]

Установлено, что с ростом свободного сечения таре.-лок объемный коэффициент массопередачи уменьшается. Увеличение расстояния между тарелками приводит к падению объемного коэффициента массопередачи (рис. УИ-З). Авторы 171] объясняют это уменьшением удельной поверхности фазового контакта, так как-при большом расстоянии между тарелками часть пузырьков газа успевает скоалесцировать. Этот вывод, опять же, совпадает с результатами работы [93], в которой определялась величина межфазной поверхности в барботажном аппарате с вибрационным перемешиванием. [c.126]

Разделение продуктов коксования. Сначала производят разделение прямого коксового газд. Из него конденсируют смолу и воду, улавливают аммиак, сырой бензол и сероводород. Затем подвергают разделению надсмольную воду, каменноугольную смолу и сырой бензол с получением индивидуальных веществ или их смесей. Разделение продуктов коксования основано на многих типовых приемах и процессах химической технологии массо- и теплопередаче при непосредственном соприкосновении газа с жидкостью, теплопередаче через стенку, конденсации, физической абсорбции и хемосорбции. Используются также избирательная абсорбция, десорбция, дистилляция, многократная ректификация, фракционная кристаллизация, выделение продуктов в результате протекания тех или иных химических реакций. Во всех этих процессах основным фактором улучшения технологического режима и увеличения скорости процесса служит температура. Именно при понижении температуры увеличивается движущая сила процесса при абсорбции [см. ч. 1 гл. II, уравнение (II.71)], а при повышении температуры ускоряются процессы десорбции. Для снижения диффузионного бопротивления на границе фаз и соответственного увеличения коэффициента массопередачи применяют методы усиленного перемешивания фаз увеличением скоростей подачи газа и жидкости. Особенно хорошо сказывается этот прием при противотоке газа и жидкости в башнях с насадкой. Для создания развитой поверхности соприкосновения газа и жидкости при Переработке коксового газа применяют башни с различными видами насадок, барботажные аппараты, а также разбрызгивание жидкости в потоке газа. [c.156]

Высота абсорберов. Рабочую высоту Я (расстояние между крайними терелками) барботажного абсорбера находят методами, указанными в главе X. При расчете Я по уравнению массопередачи коэффициент массопередачи определяется с помощью уравнения (X, 47) или (X, 48). Так как расчет величины поверхности контакта фаз на тарелке затруднителен, при обработке опытных данных по массопередаче в тарельчатых аппаратах коэффициенты массоотдачи относят чаще всего к сечению [c.490]

На рис. 7.3 показаны построенные по уравнению (13) кривые изменения рабочих концентраций растворенного в среде кислорода с течением времени в аппаратах, работающих с различными коэффициентами массопередачи K a 50, 100, 2()0, 1000 и 2000 ч"". Рабочая концентрация С выражена в долях равновесной концентрации , . Заштрихованная площадка — область значений рабочих концентраций, 0тличаю1цихся от равновесных не более чем на 3%, т. е. область практически равновесных концентраций. Как показано на рисунке, аппараты обеспечивают достижение практически равновесных ко1щеПтраций за интервалы времени от 5 с до 5 мин в зависимости от значений коэф-( зициептов массопередачи К,а в пределах от 50 до 2000 м . Кривые J (/( а = 50 ч ) и 2 [К а— 100 ч ) соответствуют абсорбции кислорода в барботажных аппаратах с различными расходами воздуха (кривая / для незначительного расхода воздуха). Кривая 3 К[а — 200 ч ) характеризует изменение концентрации растворенного кислорода при его абсорбции в ферментере с механическим перемешиванием среды и с принудительной подачей воздуха. Кривые 4 (/( а — 1000 ч ) и 5 (/( а —2000 ч" ) [c.144]

Интенсификация процесса массопередачи при ректификации и абсорбции с использованием поверхостно - активных веществ на борботажных контактных устройствах описана в работе [66]. Для целенаправленного использования ПАВ с целью интенсификации массопередачи необходимо знание удельного вклада влияние каждой составляющей на кинетические коэффициенты в абсорбционных и ректификационных процессах протекающих в колоннах с барботажными тарелками. С целью выявления трех составляющих действия ПАВ на поток распределяемого компонента был проведен комплекс исследований представленный в данной статье. Целенаправленное использование ПАВ (в пределах ПДК) для интенсификации процессов абсорбции и ректификации позволяет снизить энергозатраты на действующих промышленных аппаратах или уменьшить капитальные вложения на стадии проектирования. По данным настоящей работы, используется ПАВ а разделяемых смесях, аналогичных экспериментальным, что приводит к снижению энергозатрат на 12 - 23 %, и уменьшению капитальных затрат на 16 [c.110]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология