Скорость насадочных колонн

При анализе химической абсорбции в насадочной колонне — основная трудность заключается в учете изменения состава газовой и жидкой фаз вдоль колонны. В отличие от процессов физической абсорбции, должны быть рассмотрены условия противотока и прямотока, потому что последний с успехом можно применять в колонных аппаратах. В ряде случаев применение прямотока наиболее целесообразно, так как он позволяет достигать более высоких скоростей потоков по колонне данного сечения и исключает возможность захлебывания. Обе фазы в этом случае движутся в одном направлении под действием перепада давления по колонне. [c.79]

Учитывая, что при химической абсорбции А/ С 1 и сопоставлении уравнений (7.21) и (7.24), видим что в процессе химической абсорбции для достижения того же извлечения требуется большее число единиц переноса. По-видимому, это вызвано те м, что одно и то же количество газа должно быть растворено в меньшем количестве жидкости (Л1 < С 1). Преимущество процесса химической абсорбции заключается в том,что требуются колонны намного меньшего диаметра вследствие низкого расхода жидкости. Тем более, возможность прямоточной подачи позволяет поддерживать более высокие скорости жидкости и газа, которые приводят, в свою очередь, к снижению необходимого диаметра колонны и более высоким значениям/г а. Также следует отметить, что процессы химической абсорбции привлекательны потому, что во многих случаях физическая растворимость газа настолько мала, что процесс физической абсорбции в насадочной колонне практически не выполним из-за необходимости поддерживать высокое отношение объемов жидкости к объемам газа. [c.83]

Эта особенность применительно к процессу абсорбции в насадочной колонне предопределяет два важных результата. Прежде всего, если сопротивление массопереносу в газовой фазе незначительно, скорость абсорбции не зависит от. скорости движения жидкости, по крайней мере пока последняя не влияет на величину поверхности раздела, приходящуюся на единицу объема. Во-вто-рых, скорость абсорбции на единицу объема Va прямопропорциональна величине поверхности раздела фаз и, следовательно, величину скорости абсорбции можно использовать для определения величины поверхности раздела а. Подробно это будет рассмотрено в разделе. 8.3. [c.90]

Допустим, что в соответствии с уравнением (8.4), скорость абсорбции в режиме быстрой реакции в насадочной колонне не зависит от частных условий потока (прямоток или противоток). Эту концепцию легко распространить, т. е. уравнение (8.4) можно использовать в случае любого абсорбера при выполнении следующих условий / [c.97]

Размеры оборудования. При расчете размеров абсорбционного оборудования поперечное сечение аппарата и его высота определяются раздельно. Строго говоря, все существующие для этого методы расчета являются по существу эмпирическими и зависят от конструкции и внутреннего устройста абсорбера. Поперечное сечение насадочных колонн находят гидравлическим расчетом в условиях захлебывания, а сечение тарельчатых колонн—путем расчета в условиях уноса жидкости газом или на основании выбранного коэффициента полезного действия ступени. Ни один из этих методов расчета не связан непосредственно со скоростью процесса абсорбции, за исключением того, что поперечное сечение определяет линейную скорость потоков, которая в свою очередь влияет на скорость массопередачи. [c.182]

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]

На рис. У-20 показана зависимость числа Пекле для дисперсной фазы от соотношения скоростей потоков обеих фаз в обычных и пульсационных насадочных колоннах. [c.187]

Насадку укладывают на тарелки, снабженные двумя отверстиями двух видов малыми — для стока флегмы и большими —для прохода паров. Для правильной работы насадочной колонны очень, важно равномерное распределение стекающей флегмы по всему поперечному сечению колонны. Этому благоприятствуют однородность тела насадки, максимально возможная скорость восходящего потока паров и строгая вертикальность колонны. Практика показала, что достигнутое вначале равномерное распределение флегмы нарушается по мере ее отекания, так как пар стремится оттеснить жидкость к стенкам колонны и перемещаться через центр насадки. В связи с этим слой насадки разбивают на несколько маленьких слоев высотой 1—, 5м, разделяя их (рис. 100) свободным пространством. [c.211]

В первоначальном варианте, предложенном Хигби постулировалось следующее положение каждый элемент поверхности соприкасается с газом перед заменой жидкостью основного состава в течение одного и того же промежутка времени 9. За это время элемент жидкости абсорбирует единицей своей поверхности одно и то же количество Q газа, соответствующее условиям неподвижности жидкости и бесконечности ее глубины. Поэтому средняя скорость абсорбции составляет Q/0. Эту величину можн о рассматривать и как скорость абсорбции отнесенную к единице площади и усредненную по поверхности раздела фаз на таком представительном участке абсорбционного аппарата (работающего в установившихся условиях), на котором состав основной массы жидкости статистически однороден. В качестве примера может быть взят, скажем, небольшой по объему, но представительный элементарный слой насадочной колонны. [c.104]

Пример У-2. Реакция второго порядка. Двуокись углерода абсорбируется раствором гидроокиси натрия в насадочной колонне при 20 °С. Требуется найти скорость абсорбции (отнесенную к единице объема насадки) в точке, где парциальное давление СОз составляет 1 атм, а концентрация щелочи 0,5 жоль/л. Сопротивлением со стороны газовой фазы можно пренебречь. Дано = см сек а= 1 см [c.122]

Проведение опытов в этих условиях преследует обычно цель моделирования на лабораторных установках процесса абсорбции в промышленной аппаратуре, например в насадочных колоннах. Как показано в главе V, количественные оценки влияния химической реакции на скорость абсорбции обычно мало отличаются друг от друга независимо от того, сделаны ли они на основе пленочной модели или моделей поверхностного обновления Хигби или Данквертса. В большинстве случаев для данного значения коэффициента массоотдачи при физической абсорбции, k , по всем моделям получаются близкие предсказания в отношении этого влияния. Поэтому можно ожидать, что если лабораторная модель промышленного абсорбционного аппарата, предназначенная для изучения влияния реакции на скорость абсорбции, сконструирована с соблюдением существенного условия одинаковости значений в натуре и в модели, то, в соответствии с изложенным в главе V, данная реакция будет приводить к увеличению скорости абсорбции в обоих аппаратах в одинаковой степени (при одном и том же значении А, или парциального давления растворяемого газа у поверхности жидкости). [c.175]

Главное преимущество ячейки с мешалкой заключается в том, что скорость абсорбции измеряется при использовании жидкости, имеющей однородный и известный состав. Однако объем жидкости, приходящийся на единицу межфазной поверхности, здесь во много раз больше, чем в насадочной колонне. Поэтому, когда реакции идут в основной массе жидкости, ячейка с мешалкой не может быть прямо использована в качестве модели процессов, протекающих в насадочной колонне. [c.179]

Теперь в принципе можно воспользоваться результатами, полученными в главе VI, для нахождения дифференциальных уравнений скорости абсорбции в насадочных колоннах с последующим их интегрированием и определением скорости абсорбции во всей колонне. Наиболее общая форма выражений, связывающих различные концентрации, выглядит так [c.183]

Однако, когда концентрация В велика, значения Л, и к обычно точно не известны и требуют специального определения. Более того, существенные изменения В приводят к изменению значений Л, Ва и к , что аннулирует одну из основ, на которых зиждется использование метода. Поэтому гораздо удобнее использовать каталитическую реакцию, варьируя при этом лишь концентрацию катализатора. Если катализатор достаточно активный, скорость реакции может меняться в широких пределах без существенного изменения концентрации раствора. Преимущество такого метода состоит еще и в том, что при определении а в насадочной колонне изменение состава жидкости по ее высоте не приводит к изменению средней скорости реакции. [c.208]

IX-1-5. Значения эффективной поверхности контакта фаз. При орошении насадочной колонны жидкостью толщина и скорость жидкостного слоя изменяются от точки к точке по поверхности насадки. В случае физической абсорбции газа жидкостью на тех участках, где движение жидкости замедлено или ее слой очень тонок, может происходить практическое насыщение абсорбируемым газом, вследствие чего вклад этих участков в общую скорость абсорбции невелик. С другой стороны, если рассматривать не абсорбцию, а испарение орошающей жидкости в поток газа, то следует ожидать, что эффективный вклад различных участков поверхности, покрытой жидкостью, в суммарную скорость испарения будет практически одинаковым. Значит, поверхность контакта жидкости и газа, эффективная для испарения ( смоченная поверхность ), больше поверхности, эффективной для физической абсорбции газа. [c.215]

Далее, представляется вероятным, что в пенах с низким содержанием жидкости, существующих, например, на ситчатых тарелках, имеются тонкие пленки, которые оказываются насыщенными газом при его физической абсорбции, а значит, перестают вносить заметный вклад в общую скорость абсорбции (как это обсуждалось выше применительно к насадочным колоннам). В то же время, если жидкость представляет собой раствор реагента с высокой емкостью по абсорбируемому газу, то вклад таких тонких пленок в скорость абсорбции существенен. Отсюда следует, что величины эффективной межфазной поверхности для абсорбционных процессов различных типов могут быть не одинаковыми. Применительно к пенам это не доказано, хотя, как следует из дискуссии в разделе IX-1-5, в насадочных колоннах это явление несомненно существует. [c.225]

При пленочном течении в насадочных аппаратах обычно часть насадки не смачивается жидкостью, имеют место застойные зоны, в отдельных местах жидкость перетекает от одного элемента насадки к другому в виде струй. В разных точках элемента насадки пленка может иметь различную толщину. Поэтому закономерности течения в пленочных и насадочных аппаратах, несмотря на определенную аналогию, рассматриваются отдельно. Методики расчета рабочих скоростей, гидравлического сопротивления и других гидродинамических параметров в насадочных колоннах приведены в работах [3, 9, 10, 111. [c.18]

Предельную фиктивную скорость пара аУп, при которой происходит захлебывание насадочных колонн, определяют по уравнению [6] [c.127]

Заметим, что не только уравнения для жидкостей пригодны для описания отдельных явлений в псевдоожиженном слое, но и некоторые закономерности последнего можно использовать для изучения ряда явлений в капельных жидкостях Примером может служить расчет скорости захлебывания в насадочных колоннах на основе аналогии между псевдоожижением и захлебыванием (в обоих случаях давление газового потока уравновешивает зависающий слой). Заметим, что по аналогии с захлебыванием можно трактовать и поршневой режим псевдоожижения. Другой пример — оценка характера изменения температур [c.493]

Гидродинамический режим в насадочной колонне определяется скоростью- [c.87]

Недавно Кеннеди [15] и Тончелли [29] провели работы по абсорбции СО2 растворами щелочей в насадочных колоннах в приближенных к режиму мгновенной реакции условиях. Результаты этих работ обсул<дены Данквертсом, Кеннеди и Робертсом [22] и Астарита [30]. Данквертс, Кеннеди и Робертс получили прямолинейную зависимость скорости абсорбции от концентрации щелочи с несколько меньшим по отношению к предполагаемому наклоном. При рассмотрении только данных для низких значений Ьо наклон совпадает с предполагаемым. Это, как и следовало ожидать, показывает, что условия мгновенной реакции полностью реализуются только при низких значениях Ьо- [c.142]

Экстракция высших жирных спиртов из вторых неомыляемых может быть осуществлена с помощью метилового или этилового спиртов. Исследованиями, проведенными сотрудниками ВНИИНП [91], было показано, что противоточная экстракция метанолом в насадочной колонне при температуре 55—58° С и соотношении экстрагента к сырью 3 1 обеспечивает коэффициент извлечения кислородсодержащих веществ из неомыляемых-П в размере 85 — 87%. В полученном экстракте наряду с кислородсодержащими соединениями содержится 6—7% углеводородов. После отгонки метанола экстракт представляет собой концентрат высших спиртов с примесью значительных количеств карбонильных соединений и углеводородов. Высокое содержание,примесей ограничивает возможности непосредственного использования обезметанолен-ного экстракта. В целях снижения содержания карбонильных соединений экстракт был подвергнут гидрированию на никельхромовом катализаторе. Рекомендуемый режим гидрирования давление 300 ати, температура 180° С, объемная скорость 0,3 л1ч, подача циркулирующего водорода 1200—1500 на 1 сырья. Принятый режим позволяет почти полностью восстановить карбонильную группу до спиртов, практически не затрагивая гидроксильную группу. Гидрированные спирты омыляются щелочью для разрушения присутствующих в них эфиров. В результате омыления эфирное число спиртов снижается до 4—6 мг КОН/г. [c.170]

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]

Основной недостаток насадочных колонн — образование мертвых зон в насадке, через которые не проходят ни пары, ни флегма, что ухудшает контакт между массообменивающими фазами и понижает эффективность разделения. Насадочные колонны небольшого диаметра (0,5—1 м) с мелкой насадкой и при большой скорости паров работают весьма эффективно. [c.212]

Данквертс и др. , абсорбируя двуокись углерода щелочными растворами в насадочной колонне диаметром 10 см, установили, что результаты, полученные ими, согласуются с данными моделей Хигби и Данквертса. Результаты Ричардса и др. по абсорбции СОа буферными растворами в присутствии катализаторов в колонне того же диаметра согласуются с моделью Данквертса. Данные Таварес да Силва и Данквертса по абсорбции сероводорода растворами аминов в такой же колонне более согласуются с моделью обновления, чем с пленочной моделью (в этом случае между предсказаниями обеих моделей имеются существенные различия). Данквертс и Гиллхэм показали, что модель поверхностного обновления Хигби могла быть успешно использована для определения скорости абсорбции двуокиси углерода раствором NaOH в колонне диаметром 50 см. Все это говорит в пользу надежности применения моделей поверхностного обновления и свидетельствует о том, что методы, рассмотренные в этой главе,могут успешно применяться для установления влияния химической реакции на скорость абсорбции. Следует, однако, подчеркнуть, что в большинстве случаев данные для пленочной модели были бы почти такими же, что и для моделей обновления поверхности. [c.108]

Показателем достаточной медленности реакции применительно к насадочной колонне может служить то, что доля абсорбированного газа, вступающего в реакцию до того, как жидкость выйдет снизу из аппарата, мала. Аналогия с беспроточным или проточным абсорберами идеального смешения здесь не уместна. Вместо этого можно проводить следующую проверку выполнимости указанного условия. Сначала вычисляют количество абсорбированного газа в функции от высоты насадки для физической абсорбции, т. е. при предположении об отсутствии реакции. Затем рассчитывают скорость реакции в функции от высоты, интегрируют ее по высоте колонны и смотрят, мала ли в действительности степень прохождения реакции. [c.186]

VIII-1-4. Быстрые реакции. В этом случае реакция в пленке протекает в заметной степени, и скорость абсорбции существенно больше скорости физической абсорбции при тех же А и Л . Наиболее важный вывод, который можно сделать применительно к насадочным колоннам на основе проведенного в главе VI обсуждения процессов в проточных абсорберах, заключается в том, что если реакция достаточно быстра для существенного ускорения абсорбции по сравнению с чисто физическим процессом, то концентрация растворенного газа в массе жидкости будет близка к равновесному значению по отношению к условиям в этой массе. В то же время, если концентрация растворенного газа в массе жидкости существенно выше равновесного значения, то абсорбция лимитируется физической массоотдачей. Этот вывод связан с принятием условия о значительном превышении объема жидкости над объемом диффузионной пленки. Как было показано выше, такое условие, по-видимому, выполняется для насадочных колонн. [c.191]

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]

Ориентировочная оценка показывает, что для потока жидкости значение ВЕС близко примерно двум диаметрам насадочных элементов для потока газа — это около одного диаметра элемента в сухой насадке и около пяти таких диаметров в орошаемой насадке при высоких скоростях газа и жидкости. Отсюда можно заключить, что в насадочных колоннах, высота которых во много раз превышает диаметр насадочных элементов, отклонения от идеального вытеснения пренебрежимо малы. Однако более существенная дисперсия времени пребывания отдельных элементов жидкости в колонне может возникать вследствие каналообразоваиия , обусловленного неоднородностью плотности загрузки насадки или стеканием жидкости по стенкам. Это особенно вредно, когда изменения составов газа или жидкости между входом и выходом из аппарата сравнительно велики. [c.220]

Однако, с другой стороны, обычно считается, что эффективность насадочных колонн снижается (т. е. значения высоты единицы переноса возрастают) с увеличением диаметра. Это явление, отмеченное Портером не очень ясно, но может быть следствием частичного сегрегирования потоков газа и жидкости, из-за которого скорости потоков в одних частях колонны могут быть меньше, а в других — больше средних скоростей жидкости и газа. [c.222]

Пример Х-1. Двуокись углерода при 1 атм и 20 °С абсорбируется раствором, содержащим 0,5 моль л Naa Og, 0,5 моль л NaH Og и 0,01 моль л NaO l, в насадочной колонне с ki= 10" 2 см сек. Вычислить скорость абсорбции, зная А = = 310 моль л, Da = 1,5-Ю 5 см сек, 2000 л1 моль сек) и он<= [c.245]

Де Ваал и Бик ддя измерения межфазной поверхности в насадочной колонне с кольцами Рашига размером 25 мм использовали раствор сульфита, содержащий в качестве катализатора кобальт. Значение к для этого раствора при 30 °С было около 3-10 л моль сек). Кислород абсорбировался нз воздуха. Значения к и а оказались равными 5-10" см1сек и 1,75 см соответственно при скорости жидкости, отнесенной к полному сечению колонны. О, И см сек (эти цифры получены после исправления ошибки, допущенной названными авторами в отношении кинетики реакции). Приняв А = 0,21-5,8-10 = 1,2-10" моль/см , находим [c.258]

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]

Изучение скорости массо- и теплообмена в насадочных колоннах являлось объектом многочисленных исследований [82—86]. Однако сопоставлепие критериальных уравнений, полученных различными авторами, не давало [87—89] оснований для оптимизма. Тем пе менее накопленпе эксперпментального материала позволило установить ряд закономерностей, характеризующих процессы переноса в насадочных колоннах. Прежде всего, интерес вызывали данные о квазпстацпопарном характере массопередачи в насадочной колонне [89—93]. Увеличение высоты слоя насадки практически пе оказывало влияния на величину коэффициента массопередачи. Наряду с этим известно, что увеличение времени пребывания дисперсной фазы в колонне при заполнении ее насадкой также не приводит к снижению коэффициента массопередачи [94] при лимитирующем сопротивлении дисперсной фазы. Массопередача в дисперсной фазе может иметь квазистационарный характер при условии, что суммарный процесс массопередачи аддитивно складывается из ряда самостоятельных процессов подобно процессу в тарельчатой колонне. [c.266]

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]

В насадочных колоннах газ, пар или легкая жидкость (в случае экстракции) движутся снизу вверх навстречу стекающей жидкости. При малых скоростях потоков основной контакт между фазами осуществляется на смоченной поверхности насадки, при больших скоростях — в свободном объеме насадки. В последнем случае целесообразно использовать так называемые эмульгаииоиные насадочные колонны. [c.380]

Визуальные наблюдения за потоками в насадочных колоннах показали, что при небольших скоростях потоков газа (пара) и жидкости стекающая жидкость накапливается в точках соприкосногения элементов насадки, на нижних поверхностях элементов до образования капель. Капли, достигнув определенного размера, соприкасаются с ни- [c.383]