Термическая диффузия процесса

В качестве метода разделения и исследования нефтей и нефтяных фракций применяют метод термической диффузии. Процесс термодиффузии идет в кольцевом пространстве между стенками двух коаксиальных цилиндров, куда помещается исследуемая жидкость или газ. Температура стенок поддерживается различная. В результате конвекции жидкость или газ начинают циркулировать, при этом более тяжелые компоненты двигаются по направлению к более холодной стенке и концентрируются на дне, а более легкие — по направлению к теплой стенке и собираются в верхней части колонки. Метод применяется для разделения углеводородов смазочных масел, причем разделение происходит в соответствии с числом колец. В нижней части колонки концентрируются компоненты с наибольшим числом колец. В некоторых случаях термическую диффузию используют для разделения газов и паров. [c.231]

Для полного устранения влияния на процесс деления различного молекулярного веса исходных углеводородов и для лучшего разделения нафтенов по степени их цикличности необходимо разделять смеси, состоящие из углеводородов с близким молекулярным весом. Для этого желательно подвергать термической диффузии фракции насыщенных углеводородов с пределами выкипания порядка 25—75° С. Полезно также предварительно удалять из разделяемых смесей нормальные алканы. [c.331]

Известно, что процессы экстракции жидкости жидкостью особенно целесообразно использовать для непрерывного осуществления очистки больших количеств сырых масляных фракций эти процессы требуют сравнительно низких затрат. Такие процессы, как термическая диффузия [72] и фракционирование масел на твердых адсорбентах [16, 36, 65, 68] до сего времени, по-видимому, недостаточно доработаны для конкуренции в промышленном масштабе с процессами очистки избирательными растворителями. Промышленному применению термической диффузии в настоящее время препятствует весьма большой расход тепла и необходимость крупных капиталовложений. Адсорбционные методы очистки легких ароматических углеводородов и масляных фракций требуют чрезвычайно крупных капиталовложений и затрат па материалы кроме того, при современном уровне развития этим процессам неизбежно сопутствуют большие трудности, связанные с регенерацией адсорбентов. [c.229]

За период с 1856 г. в области термической диффузии не проводилось сколько-нибудь практически важных работ до 1938 г., когда эффективность процесса удалось повысить путем объединения термической конвекции с термической диффузией для разделения изотопов хлора [6]. Схема предложенной колонны представлена на рис. 2. Температурный градиент в этом случае горизонтальный, а горячая и холодная стенки расположены вертикально. Конвекционный поток поднимается у горячей стенки и опускается у холодной. Молекулы, диффундирующие к горячей стенке, поднимаются потоком вверх по колонне. Если, как показано на схеме, в верху колонны расположен резервуар, то продукт, накапливающийся у горячей стенки, или верхний продукт, будет концентрироваться в этом резервуаре. Исследователи [6] использовали противоток в процессе термической диффузии. Таким путем удалось достигнуть разделения в значительно более крупных масштабах. Б конвекционной колонне скорость разделения обратно пропорциональна седьмой стенени ширины зазора и перепаду температур. Степень разделения пропорциональна длине L колонны (иногда называемой также высотой колонны). [c.28]

Наиболее распространенным из таких процессов переноса является диффузия в кристаллической решетке. Водород очень быстро диффундирует в большинстве металлов, особенно с о. ц. к. структурой решетки (стали и титановые р-сплавы), и поэтому вполне уместно сопоставить скорости растрескивания (например, в области II на рис. 2) со скоростями диффузии. Такое сравнение принято проводить на основе параметров активации (в частности, энергии активации) и в целом ряде работ было получено согласие данных для двух процессов в титановых сплавах [207], сталях [172, 308, 309] и некоторых других материалах [172]. Следует, правда, отметить, что обычно нет уверенности в протекании единственного термически активированного процесса и поэтому получение энергии активации растрескивания, близкой к энергии активации диффузии, не свидетельствует ни о наличии единственного диффузионного механизма переноса, ни даже об определяющей роли диффузии в процессе переноса водорода [39, 310]. Мы не сомневаемся, что некоторые явления водородного растрескивания контролируются диффузией, однако имеющиеся доказательства такого контроля не всегда достаточно убедительны. [c.129]

Фактически диффузия таки е имеет место при наличии разностей температур и без градиентов концентрации. Этот процесс называется термодиффузией. Соответственно в этом случае в уравнении переноса массы и энергии должны быть введены добавочные члены. Однако термическая диффузия оказывает заметное влияние на процесс только тогда, когда температурные градиенты очень велики, и поэтому ею можно пренебречь в обычных процессах переноса маосы, происходящих в промышленных условиях. [c.558]

Процесс молекулярного переноса массы, вызванный неоднородностью температуры внутри смеси, называется термической диффузией. В результате термической диффузии система приходит в равновесное состояние, при этом эффекты разделения и перемешивания взаимно уравновешиваются. Эффект разделения вызывается разностью температур, эффект перемешивания — возникшей при этом разностью концентраций. Эффект термической диффузии оценивается величиной разделения АА, или термодиффузионным отношением Кт, которые связаны между собой следующим образом [c.498]

При теплообмене множитель Ньс)ь, кал/(см= -с °С), играет такую же роль, как Кьс)ь в процессе массообмена эта аналогия подсказывает способ его определения. Таким образом, если выражение ( 1,36) вместо диффузии массы использовать для термической диффузии, оно примет вид [Ь,ьс1 кал/(с-см2.°С)] [c.199]

Газ до вступления в первую зону горения подвергается нагреву за счет излучения из зоны горения и диффузии продуктов сгорания. В случае сжигания газов, содержащих углеводородные соединения, этот нагрев сопровождается двумя основными процессами процессом окисления, который начинается при сравнительно низких температурах и процессом термического расщепления. Процесс окисления благоприятствует успешному ходу горения. Процесс же расщепления при высоких температурах обусловливает образование тяжелых углеводородов, осложняет процесс горения и вызывает неполноту горения. В процессе окисления образуются альдегиды, которые или окисляются в формальдегиды при наличии кислорода, или расщепляются в его отсутствии. При наличии достаточного количества воздуха формальдегиды сгорают в СО2 и Н2О. В случае же отсутствия воздуха формальдегид разлагается на СО и Нг. Последние в дальнейшем при наличии воздуха сгорают по характерным для них цепным реакциям, процесс завершается без образования продуктов неполного горения. В случае недостаточного количества кислорода или при неравномерном его распределении в газовоздушной смеси имеет место расщепление альдегидов или даже исходного газа с образованием тяжелых углеводородов, обусловливающих образование сажи и появление химической неполноты сгорания. [c.163]

Использованные для расчетов экономические данные являются весьма приблизительными, однако дают представление относительно порядка величины затрат. Из рассмотренного примера видно, что термическая диффузия представляет собой дорогостоящий процесс. [c.624]

Процесс термической диффузии газовых смесей хорошо разработан и теоретически и экспериментально [124]. Что же касается термодиффузии жидкостей и, в частности, жидких углеводородов, то принципы их разделения не известны и только на основании эмпирических наблюдений выявлены некоторые закономерности [125]. [c.56]

Процесс термической диффузии не выявляет различий между ароматическими и нафтеновыми кольцами. Так, в случае смеси толуола и метилциклогексана разделение не имело места, хотя в трициклических системах ароматических и нафтеновых углеводородов ввиду значительного различия в молекулярных весах некоторое разделение наблюдается. [c.56]

Так как термическая диффузия представляет собой необратимый термодинамический процесс, важнейшей статьей эксплуатационных расходов является потребление тепла. Тепло, необходимое для поддержания перепада температуры, являющегося движущейся силой при разделении, переходит от горячей стенки термодиффузионной колонны к холодной, в результате чего тепловая энергия рассеивается на низкотемпературном уровне и обесценивается. [c.26]

В литературе отсутствуют сведения о невозможности разделения каких-либо тройных углеводородных смесей методом термической диффузии. Исключительная пригодность этого процесса для разделения тройных смесей даже в тех случаях, когда составляюш ие ее бинарные пары не разделимы, наглядно иллюстрируется на системе изомерных ксилолов.. Из табл. 1 видно, что бинарные смеси мета- и параксилолов не разделимы методом тер- [c.35]

Это явление, известное еще в середине прошлого века, получило практическое применение только недавно, причем сначала для разделения изотопов различных элементов, а впоследствии и смесей разнообразных веществ, в частности нефтепродуктов [77—81]. В результате термической диффузии однородность смеси нарушается, так как один компонент (обычно более высокого молекулярного веса) концентрируется у холодной стенки, а другой — у горячей. Этот процесс сопровождается противоположно направленной молекулярной диффузией, стремящейся восстановить первоначальное состояние смеси. Суммарный эффект выражается термодиффузионной постоянной. Вдоль нагреваемой и охлаждаемой стенок возникают противоположно направленные конвекционные токи жидкости у горячей — вверх, у холодной — вниз. Поскольку оба потока несут одинаковое количество жидкости, происходит постепенное обогащение нисходящего потока более высокомолекулярным компонентом, а восходящего потока — низкомолекулярным. [c.218]

Описано применение термической диффузии для разделения смесей изопарафиновых и нафтеновых углеводородов топливных фракций [80, 81 ] (нормальные парафиновые углеводороды предварительно удаляли реакцией с карбамидом). Оптимальными условиями разделения таких фракций являются температура горячей стенки 100° С, холодной 6° С, длительность процесса 120 ч (объем исследуемой смеси в кольцевом зазоре колонки 2> мл). [c.218]

Термическая диффузия — это процесс, возникающий вследствие разности температур в газовой или жидкой смеси, помещенной между горячей и холодной стенками. [c.218]

В общем случае диффузию газов можно рассматривать как термически активированный процесс, описываемый уравнением типа Аррениуса [c.295]

В настоящее время получило широкое распространение использование термической диффузии в жидкой фазе для разделения смесей различных веществ (например, фракционирование нефтепродуктов [1—2] и полимеров [3—5], очистка органических соединений [6—8], разделение изотопов [9] и др.). Для расчета и конструирования разделительных термодиффузионных установок необходимо знать ряд параметров, определяющих характер протекания процесса разделения. Одним из важнейших параметров, лежащих в основе расчета эффекта разделения, является термодиффузионная [c.261]

Ю. Л. X а и т. Для проверки положений, высказанных в работе Ю. А. Колбановского и других, необходимы прямые простые эксперименты. Предложенный метод представляет обобщение метода рассмотрения термических активационных процессов, проверенного на широком круге веществ, например при диффузии в твердых телах. Кроме того, опубликованные ранее данные по гетерогенному радиолизу алканов и доложенная здесь работа указывают на качественное совпадение рассматриваемых физических представлений с экспериментом. [c.147]

Термическая диффузия, обусловливающая разделение смеси на составные компоненты, и концентрационная диффузия, приводящая к выравниванию концентраций — процессы, протекающие в противоположных направлениях в результате через определенный промежуток времени наступает динамическое равновесие и компоненты смеси распределяются по высоте колонны. [c.98]

Метод нри.меняется для разделения веществ по плотностя. и вязкостям. Эти факторы связаны с цикличностью молекул. Поэтому с помощью термической диффузии. можно разделить. моно . -лические нафтены от бициклических, а эти последние от трипик-лических. Трициклические нафтены концентрируются внизу, моноциклические наверху колонки. Недостаток этого процесса в том, что он длительный разделение может продолжаться в течегте 00 часов. [c.25]

Термическая диффузия является сравнительно новым процессом разделения компонентов нефтяных жидкостей способность ее разделять смеси по типу и форме углеводородных молекул установлена лишь в последние десять лет. В настоявшее время доказано, что жидкофазная термическая диффузия не определяется и не лимитируется принципами, которые действуют при обычных процессах разделения — перегонке, экстракции растворителями, адсорбции или дробной кристаллизации. Поэтому термическую диффузию можно использовать для таких систем, которые ранее считали совершенно не поддаюш имися разделению или настолько трудно разделяемыми, что практическое осуществление этого процесса оказывалось невозможным. [c.26]

Ббльшая часть экспериментальных исследований была посвящена применению термической диффузии как метода анализа. Действительно, это исключительно ценный аналитический метод. В США и за их пределами было изготовлено несколько сот аппаратов Для лабораторного контроля и исследований. Хотя большинство термодиффузионных колонн иснользо-валось для исследований в области нефтяной промышленности, метод этот был с успехом применен и для анализа многочисленных других жидких смесей как органических, так и неорганических. Помимо использования в аналитической практике, обширные исследовательские работы были посвящены и применению принципа термической диффузии в технологических процессах. В большинстве случаев результаты подобных исследований подробно не публиковались. Поэтому технологи не имели возможности должным образом оценить перспективность процесса термической диффузии и сравнить его с другими методами разделения. [c.26]

С того времени, как Клюзиус п Диккель выдвинули идею использования тепловой кснвекции в процессе термической диффузии, большой объем экспериментальных работ по непрерывному разделению был проведен в конвекционных колоннах. Конвекционные аппараты термодиффузионного разделения могут быть или типа труба в трубе, или собраны из вертикальных плоских пластин. В оборудовании обоих типов могут применяться различные схемы движения потоков, но здесь обсуждение ограничивается так называемыми колоннами с центральной подачей питания [14, 15]. Разделительная эффективность всех схем детально анализируется в следующем разделе. [c.41]

Следует отметить широкие пределы изменения энергии активации в области II (определенной исходя из представления о единственном термически активированном процессе, контролирующем скорость растрескивания в этой области) от 85 кДж/моль для данных рис. 46 до 16 кДж/моль [2]. Для данных, представленных на рис. 47, эта величина равна 23 кДж/моль [207], что со гласуется с результатами исследования КР титановых сплавов [296]. Для некоторых других комбинаций материал — среда в литературе приводились значения около 38 кДж/моль [172]. Несмотря на попытки детальной интерпретации [2, 172, 207, 296], в общем неясно, какой строгий смысл имеют (если имеют) эти различные величины. В некоторых случаях полученные результаты согласуются с литературными значениями энергии активации диффузии водорода в исследованных металлах (вопросы диффузии обсуждаются ниже). Примерами могут служить данные для Т1 [207] и результаты испытаний сплавов N1 и А1 и высокопрочной стали в дистиллированной воде [172]. В трех последних случаях энергия активации диффузии водорода составила около 40 кДж/ моль. Однако не чувствуется, чтобы подобные энергетические сравнения были очень полезными для понимания рассматривае- [c.124]

Следует иметь в виду, что методы очистки вещества являются либо частично (абсорбция, экстракция, азеотропная и экстрактивная ректификация), либо полностью (диффузия примесей через пористые перегородки или через струю паров ртути, адсорбция, термическая диффузии, электромагнитные методы) термодинамически необратимыми [12]. В некоторой степени к термодинамически обратимым процессам очистки можно отнести обратимую абсорбцию, кристаллизацию из растворов и перегонку. По.чная или частичная необратимость методов очистки даже разбавленных растворов приводит к довольно высокой фактической затрате энергии, вслелстгше чего тр >ыодиламичс-ский к. п. д. составляет всего 1 - 10 -- 1 10" [13]. [c.9]

Сущность процесса термической диффузии заключается о том, что если смесь гязоо или жидкостей поместить п неоднородное температурное поле, например, в трубку, верх которой нагревается, а низ охлаждается, то между верхом и иизом трубки [c.409]

Ван-Нбс и Ва п-Вс стсп [125] при помощи процесса термической диффузии провели разделение нафтеновых углеводородов, содержащихся в деароматизированной фракции 310—340°С пенсильванской нефти по числу колец в молекуле. Они показали, что метод тер модиффузии может быть применен и для разделения по числу колец ароматических углеводородов. [c.56]

Основные научные работы посвящены химии и технологии минерального сырья и физикохимии металлургических процессов. Создал методы переработки низкокачественных фосфатов, получения фосфора и фосфорной кислоты и утилизации газов и шлаков, образующихся нри переработке фосфатов. Изучал реакции фосфора и его оксидов с углекислым газом, диоксидом углерода и водой. Предложил методы получения мышьяковистых пестицидов. Изучал термодинамику процессов восстановления оксидов, сульфидов и фосфатов металлов. Независимо от П. X. Эм-мета открыл совместно с А. Ф. Ка-пустинским явление термической диффузии в реакциях восстановления закиси железа водородом. Разработал аппаратуру для исследования равновесия в реакциях взаимодействия оксидов металлов с водородом и равновесия распада поверхностного слоя оксида металла на металл и кислород. Руководил работами по использованию в металлургии природно-легированных руд. Принимал участие в геологических изысканиях минерального сырья, организации промышленных предприятий по их переработке и т. д. [c.80]

Весьма трудно дать обобш енное сравнение стоимости термической диффузии и стоимости перегонки или экстракции растворителями, так как разделение основывается на совершенно разных принципах. Например, разделение, которое лишь с большим трудом и затратами может быть достигнуто перегонкой, иногда легко осуществимо при помощи термодиффузионного метода. В большинстве случаев по эксплуатационным расходам термодиффузионное разделение в настоящее время занимает промежуточное положение между разделением перегонкой и синтезом наиболее дешевых многотоннажных органических химических продуктов. Аппаратура для термодиффузионного разделения сравнительно проста и требуются не слишком большие капиталовложения они вполне сравнимы с капиталовложениями на другие процессы разделения при одинаковой объемной производительности. [c.27]

Практически все экспериментальные исследования термической диффузии до 1939 г. были посвящены выделению неорганических растворенных веществ из водных растворов или разделению смесей газов различного молекулярного веса [26, 34]. Операции разделения этого типа, по-видимому, протекают в соответствии с кинетической теорией [4], которая утверждает, что крупные и тяжелые молекулы уносятся от горячей стенки в большей мере, чем мелкие и легкие молекулы поэтому тяжелые молекулы должны концентрироваться у холодной стенки. В литературе опубликован обзор [30] процессов разделения газообразных изотопов, протекающих в соответствии с этой теорией [4]. При работах с неорганическими водными растворами [23] удалось осуществить разделение изотопов цинка различной массы оказалось, что отношение цинк-64 цинк-68 в верху и в низу конвекционной колонны после термодиффузионного разделения равно соответственно 3,2 и 2,7. Следовательно, тяжелый изотоп в этом случае концентрировался внизу. Одновременно было показано, что при разделении смесей тяжелой и обычной воды тяжелая вода (окись дейтерия DaO) также концентрируется в низу колонны. Опубликованы [22] результаты разделения смесей гексадейтерированного и обычного бензолов в жидкой фазе и в этом случае дейтерированный бензол концентрировался внизу. При этом разделение дейтерированного и обычного бензолов осуществлялось в 10 раз легче, чем разделение тяжелой и обычной воды. [c.29]

При сочетании методов разделения (ректификации, элюэнтной хроматографии, жидкостной термической диффузии) с физическими методами анализа масс-, инфракрасной и ультрафиолетовой спектроскопией, могут быть получены исчерпывающие сведения о составе исследуемых продуктов. Используя такие приемы, Мельпольдер, Браун, Юнг и Хедингтон [1378] исследовали состав бензинов, получающихся в процессе каталитического крекинга типа флюид . Они установили наличие 152 углеводородов и групп углеводородов, включая 20 индивидуальных олефинов, содержащих 8 и менее углеродных атомов в молекуле. Другим важным методом анализа смесей, состоящих из соединений известных типов, является газовая хроматография. Комбинация хроматографического и других методов с масс-спектрометрическим обсуждалась в гл. 5. [c.442]

В лаборатории разделение изотопов в газовой фазе обычно сопровождается установлением температурного градиента [18071. У одного компонента имеется тенденция концентрироваться в холодной области, у другого — Б горячей [329, 5881. Обычно тяжелые компоненты концентрируются на холодном конце, но это зависит не только от молекулярного веса, но и от сил отталкивания между молекулами поэтому в некоторых случаях разделение обратно изменению температуры или концентрации. Изящный метод разделения изотопов, основанный на термической диффузии, впервые был использован Клузиусом и Диккелем [355 . Смесь изотопов вводилась в кольцевое пространство между длинными вертикальными коаксиальными трубками (вместо внутренней трубки может быть использована проволока). Если внутренняя трубка нагревается, а наружная охлаждается, то разделение происходит по двум следующим причинам. Во-первых, термическая диффузия обусловливает повышенную концентрацию одного из изотопов (обычно тяжелого) на холодной стенке и, во-вторых, вследствие термической конвекции поток холодного газа движется вниз к наружной стенке, а вверх по направлению к внутренней стенке кольцевого пространства движется поток горячего газа. Следовательно, имеется тенденция одного из изотопов перейти в поток, движущийся вниз. Процесс аналогичен каскадному, описанному выще, за исключением того, что дискретное число ступеней заменено непрерывными противоположно направленными потоками. Этим методом были приготовлены очень чистые образцы многих изотопов. Преимущество метода состоит в том, что время пребывания обогащенного материала в установке очень мало, и поэтому метод удобен для концентрирования редких изотопов. Возможности метода иллюстрируются выделением 100 сж Не с концентрацией от 50 до 80%, проведенном Боурингом и Девисом [251], использовавшими в качестве сырья гелий, содержащий 10 % легкого изотопа. [c.459]

Методы химического обмена пригодны для использования в лабораторных масштабах, но даже при очень скромном оборудовании можно получить значительно большие количества обогащенных материалов, чем при применении термической диффузии. Однако аппаратура (включая установку для конечной конверсии) пригодна лишь для одного химического процесса обмена, и для разработки новой установки необходимо знание химизма процессов. В качестве метода разделения может быть использовано различие в скоростях необра- [c.460]

Процессы фракциоиировки, основанные на использовании скоростей перемещения молекул, включают перегонку при очень низких давлениях, диффузиючерезиерегородку в газовой фазе, термическую диффузию в газовой и жидкой фазах, использование центробежных сил, электрофорез, использование магнитных полей и т. д. [c.17]

Исходным состоянием водорода для диффузии в глубь металла является слой адсорбированных на поверхности металла атомов водорода, или адатомов. Движущей силой диффузии является градиент концентрации водорода внутри металла катода. Если процесс диффузии рассматривается при условии постоянства температуры, то такая диффузия называется изотермической, или, концентрационной. Диффузия водорода в металле может вызываться также неравномерным распределением температуры по объему металла. В этом случае, встречающемся, например, при сварке металла, диффузия будет происходить под действием градиента температуры, поскольку в различных объемах металла будет различная степень насыщения водородом. Такая диффузия называется термической. Диффузию водорода в металле 1Чожет вызвать также неравномерное поле механических напрял<ений (см. раздел 2.9). [c.8]

Если имеются два соединенных между собой сосуда с газом и один из них нагрет больше, чем другой, то более тяжелый газ в результате диффузии стремится в сосуд с более низкой температурой, а более легкий диффундирует иреимл щественно в нагретый сосуд. Вследствие этого процесса термической диффузии состав газово11 смеси в сосудах становится несколько различным. Аналогичным образом этот процесс будет идти, если газовая смесь находится между двумя стенками, пз которых одна горячая, а другая холодная. Молекз лы тяжелого компонента будут преимущественно стремиться к холодной стенке, а легкого к горячей. Однако возникающий ири этом градиент концентрации нарушается обычной диффузией, вследствие чего эффект разделения будет невелик. [c.245]