Модели абсорбции в насадочных колонна

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]

Ш к л я р Р. Л., А к с е л ь р о д Ю. В., Хим. пром., № 3, 198 (1972). Абсорбция сероводорода и двуокиси углерода из природного газа водным раствором моноэтаноламина (математическая модель процесса и ее проверка в промышленной насадочной колонне). [c.276]

Массообменные процессы. Эта группа процессов отличается значительной сложностью по сравнению с предыдущими и соответственно большим числом моделей для их расчета. Массообменный процесс в большинстве случаев (ректификация, экстракция, абсорбция, кристаллизация) является системой, включающей как необходимые другие аппараты (например, теплообменники, конденсаторы, декантаторы и т. п.). Поэтому и математические модели как для описания, так и для алгоритмизации являются более сложными. Рассмотренные ранее модели структуры потоков и теплообмена могут использоваться при описании массообменных процессов на ступени разделения (тарельчатые колонны) и в слое насадки (насадочные колонны). При описании массообменного процесса уравнения гидродинамической структуры потоков фаз (см. табл. 4.4) должны быть дополнены членом, учитывающим массоперенос компонента через поверхность раздела фаз, например, в матричном выражении [c.129]

Рис. 1У-85. Структурная блок-схема ячеечной модели с застойными зонами (га-ая ячейка) для процесса абсорбции в насадочной колонне.

Рис. 1У-86. Сигнальный граф системы уравнений ячеечной модели (п-ая ячейка) для процесса абсорбции в насадочной колонне.

Рис. 7.23. Структурная схема ячеечной модели с замкнутой цепью обменных процессов для нестационарного процесса абсорбции в насадочной колонне

Таким образом, математическая модель процесса абсорбции в насадочной колонне включает в себя уравнения [c.16]

XI-31). Найденные теоретические передаточные функции трансформировались в амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики и сравнивались с частотными характеристиками, полученными экспериментально при абсорбции СО-2 водой в насадочной колонне при этом концентрация СО в поступающем газе изменялась синусоидально, а частоты—от 0,0017 до 0,25 гц. Экспериментальные фазо-частотные характеристики удовлетворительно совпадали с теоретическими во всем диапазоне частот, причем характеристики для всех моделей мало отличались друг от друга. Это объясняется тем, что фазо-частотные характеристики определяются в основном временем пребывания газа в колонне и мало зависят от продольного перемещивания. Экспериментальные амплитудно-частотные характеристики для всех моделей удовлетворительно совпали с теоретическими только при частотах ниже 0,017 гц. При дальнейшем повышении частоты расхождения между экспериментальными и теоретическими характеристиками резко возрастают, что указывает на неточность теоретических моделей. [c.701]

Аммиак извлекается в противоточной насадочной колонне из газообразной смеси, поступающей сверху в колонну и содержащей аммиак, поглощением водой, которая поступает противотоком снизу колонны [54, с. 567]. Абсорбция аммиака водой сопровождается выделением теплоты, которое вызывает повышение температуры жидкости и, следовательно, приводит к изменениям в равновесных соотношениях. Математическая модель состоит из следующих уравнений материального баланса [c.237]

Описание нестационарной абсорбции в насадочной колонне. Рассмотренные ранее модели процесса абсорбции относились к стационарному случаю. В нестационарных условиях особую важность приобретает учет распределенности в пространстве и во времени основных гидродинамических параметров процесса удерживающей способности, расхода жидкости в колонне, перепада давления. Многочисленными экспериментальными исследованиями было показано существование продольного перемешивания и застойных областей в насадочных абсорберах. В связи с этим модель абсорбера должна также отражать неравномерность распределения элементов потока в аппарате по времени пребывания и наличие взаимного обмена между газовой фазой, проточной зоной потока жидкости и застойной зоной потока жидкости с количественным выражением интенсивности обменных процессов. [c.292]

Ячеечная модель описывается системой дифференциально-разностных уравнений, решение которых относительно просто может быть осуществлено на ЦВМ. Блочная структура модели позволяет использовать аппарат блок-алгебры для анализа модели колонны и, следовательно, удобна для моделирования на аналоговых вычислительных машинах. Кроме того, для симметричной и полностью асимметричной моделей аналитическим путем могут быть получены передаточные функции, используемые при анализе и синтезе систем автоматического управления насадочной колонны. В силу указанных преимуществ ячеечная модель более приемлема для решения задач управления по сравнению с диффузионной моделью. Ниже приводится вывод основных уравнений ячеечной модели в виде передаточных функций, описывающих динамику процесса абсорбции в насадочной колонне. [c.263]

При разработке математических описаний двухфазных потоков модель составляется отдельно для каждого потока. В этом случае модели могут быть одинаковыми, например модели потоков газа и жидкости при абсорбции в насадочных колоннах, и различным и при описании тарельчатых массообменных аппаратов, например, часто принимают модель идеального вытеснения по паровой (газовой) фазе и модель идеального смещения жидкости на тарелках (см. ниже). [c.25]

В данном разделе приведены математические модели процессов абсорбции, ректификации, экстракции и хемосорбции. Даны критериальные уравнения, позволяющие моделировать коэффициенты массопередачи для основных гидродинамических режимов процессов в насадочных колоннах. [c.38]

Модели потоков. Использование определенных физических представлений о внутренней структуре потоков типового процесса дает возможность составить его математическое описание. Для описания процесса абсорбции в насадочной колонне применяются следующие модели модель идеального вытеснения диффузионная и ячеечная модели комбинированные модели (здесь не рассматриваются). Характеристика этих моделей дана выше (стр. 25 сл.). [c.41]

Модели потоков. При составлении математического описания процесса ректификации в насадочной колонне используются те же модели, что и для процесса абсорбции (см. стр. 25). [c.48]

ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ АБСОРБЦИИ В НАСАДОЧНОЙ КОЛОННЕ С ПОМОЩЬЮ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ [c.205]

Указанная выше область изменений позволяет рассматривать дисковую колонну в качестве подходящей модели насадочных аппаратов. В то же время ее главный недостаток заключается в том, что состав жидкости, а возможно и газа, может заметно изменяться по длине дискового ряда. Это не дает возможности непосредственно определять скорость абсорбции при каждом данном составе жидкости и газа. [c.177]

Результаты сравнения экспериментальных и расчетных динамических характеристик лабораторного насадочного аппарата представлены на рис. 7.24. На этом рисунке приведены два типа расчетных характеристик кривая 1 представляет переходный процесс системы, рассчитанный по предложенной математической модели кривая 2 представляет переходный процесс, рассчитанный по ячеечной модели, структура которой не учитывает распределенности гидродинамической обстановки в аппарате и эффектов обмена между проточными и застойными зонами жидкости. Подача возмущения по расходу жидкости при расчете кривой 2 осуществляется путем мгновенного изменения плотности орошения по всей длине колонны. Указанные допущения в структуре модели (7.141) являются источником значительных расхождений между экспериментальными и рассчитанными по этой модели динамическими характеристиками в области средних частот наблюдается существенная разница в величинах постоянных времени расчетной и экспериментальной кривых отклика, а также сокращение расчетного времени переходного процесса по сравнению с фактическим. Из рис. 7.24 видно, что указанные расхождения значительно меньше для кривой 7, полученной с помощью описанного алгоритма расчета динамики процесса абсорбции. Хорошее соответствие экспериментальных и расчетных кривых 1 по всей полосе частот [c.423]

В данной главе рассматриваются характерные примеры построения динамических моделей некоторых типовых процессов химической технологии теплообмена, абсорбции в насадочных аппаратах, ректификации в тарельчатых колоннах, химического процесса в реакторах идеального перемешивания, процесса адсорбции во взвешенном слое сорбента. [c.5]

Математические модели процесса абсорбции в насадочных абсорбционных колоннах можно разделить на две группы 1) модели без учета продольного перемешивания 2) модели- с учетом продольного перемешивания. Первая группа моделей (табл. 1П-1) предполагает наличие в колонне режима полного вытеснения по взаимодействующим фазам. . [c.239]

Описание структуры потоков фаз в аппарате и алгоритмы расчета стационарных режимов работы абсорберов. В большинстве случаев абсорбцию проводят в аппаратах колонного типа.Это насадочные, тарельчатые, пи-лочные и другие абсорберы. При моделировании абсорбции в таких аппаратах наибольшее распространение получили модель идеального вытеснения, ячеечная модель, диффузионная модель, диффузионная модель с застойными зонами. [c.286]

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]

Возможно использование моделей, описанных в главе IV, в которых каждый элемент поверхности жидкости экспонируется газу до замены его жидкостью из основной массы в течение одинакового промежутка времени 0. В таких установках точно моделируется механизм абсорбции, постулируемый моделью Хигби. При этом, еслн коэффициент массоотдачи в жидкой фазе для газа с коэффициентом диффузии О А равен то продолжительность экспозиции в модели должна быть 40А1(пк1). Колонны с орошаемой стенкой, обеспечивающие продолжительность контакта порядка 0,5 сек, подходят для моделирования насадочных колонн, а ламинарные струи с контактом, равным нескольким тысячным секунды, — для моделирования барботажных тарелок. [c.176]

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]

Движущая сила рассчитывалась как средняя логарифмическая по парциальным давлениям кислорода в воздухе на входе в аппарат и на выходе из него. Энергия, потребляемая на перемешивание жидкости при диспергировании в ней газа, обычно заметно меньше энергии, затрачиваемой на перемешивание неаэриро-ванной жидкости при той же скорости мешалки. При сравнении с помощью рис. 1-128 экономичности гипотетических сосуда с Мешалкой и насадочной колонны для абсорбции кислорода водой затраты на обе установки оказались примерно одинаковыми, хотя сосуд с мешалкой несколько предпочтительнее при низких скоростях газа При изучении конструктивных вариантов диспергаторов с мешалками на маломасштабных моделях были сделаны следующие выводы преимущество многоярус-сных мешалок в несекционированном сосуде сомнительно (в некоторых случаях скорость абсорбции уменьшалась, а максимальное увеличение по сравие- [c.93]

Испытания модели оказались не вполне удовлетворительными, так как абсорберы работали в условиях, близких к равновесным. Поэтому при более высоких скоростях газа скорости абсорбции, предсказанные S0RB5, могут в значительной мере отличаться от действительных скоростей. Для правильной оценки принятых в S0RB5 кинетических соотношений было бы очень полезно иметь концентрации и температуры в промежуточных сечениях насадки. Однако измерения такого типа, по-видимому, связаны с большими трудностями из-за природы двухфазного противоточного течения в насадочной колонне. [c.243]

По результатам экспериментального исследования абсорбции газов в насадочных колоннах в режиме развитой свободной турбулентности [124, 302] и на решетчатых противоточных тарелках [67, 303] найдено, что коэффициенты массопередачи обратно пропорциональны коэффициентам Генри. В. В. Панов и В. С. Еремеев [15], исследуя десорбцию NHg из водно-аммиачных растворов и СОг из водно-аммиачных карбонизованных растворов, установили, что при 12—16 С скорость десорбции определяется скоростью химических реакций в растворе (реакций дегидратации H Oj и диссоциации NHt) . однако при 30—65° С значения констант скорости этих реакций, быстро возрастающие с повышением температуры, столь значительны, что скорость процесса десорбции определяется только скоростью массопередачи из жидкой в парогазовую фазу. Проведенное нами сопоставление температур газожидкостного слоя и составов жидкости по высоте моделей-спутников и промышленных колонн показало, что на всех тарелках десорбционных колонн и во [c.160]

Математическую модель нестационарного процесса абсорбции в насадочном аппарате построим так, чтобы она отражала три основных фактора, наиболее важных в общем динавлическом поведении процесса 1) неравномерность распределения по времени пребывания элементное потока в аппарате, 2) распределенность в пространстве и времени основных гидродинамических параметров процесса удерживающей способности, расхода жидкости в колонне, перепада давления, 3) наличие полной замкнутой цепи обменных процессов в насадочном аппарате газовая фаза—проточная зона потока жидкости—застойная зона потока жидкости—газовая фаза с количественным выражением интенсивности обменных процессов всех звеньев замкнутой цепи. [c.415]

В дисковой колонне 41], которая рассматривается как модель насадочной башни, изучена кинетика абсорбции SO3 серной кислотой [27, 40]. Исследовано влияние основных параметров процесса — скорости газа, плотности орошения, температуры, концентрации газа и кислоты. Определены коэффициенты массопередачи и рассчитаны коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах. Предложены уравнения для расчета коэффициентов массоот-дачи [42]. [c.19]

На принере изучения кинетики абсорбции СО2 водой и ЫНз раст-ворои серной кислоты показано, что дисковая лабораторная колонна может быть применена как модель, характеризующая массопередачу в пленочных и насадочных аппаратах. [c.89]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология