Массопередача в адсорбционных процессах

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

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]

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]

Динамика ионного обмена описывается системой уравнений статики, кинетики и материального баланса. Однако кинетические модели ионного обмена различны. Процесс может контролироваться внешней или внутренней диффузией, или химической реакцией между ионитом и компонентом раствора. Иногда он зависит от других факторов, например от изменения объема ионита, от диффузионного электрического потенциала, который может возникать, если ионы имеют разные заряды и разные подвижности, и проч. В связи с этим предложено множество кинетических уравнений для разных вариантов механизма процесса. Априорный выбор той или иной кинетической модели, а следовательно, и кинетического уравнения для конкретного ионообменного процесса обычно затруднителен — требуется предварительное экспериментальное исследование. Чаще всего закономерности кинетики ионного обмена в основном тождественны таковым для диффузионных адсорбционных процессов, где массопередача в значительной мере зависит от гидродинамических условий. Вопросы кинетики ионного обмена рассмотрены в монографиях [52, 83а, 107, 145, 180, 181]. [c.309]

Из рассмотренного перечня условий проведения ионообменных процессов следует, что имеется значительная общность в математических описаниях и, следовательно, в методах анализа и расчета изотермических процессов ионного обмена и адсорбции. Действительно, как и в адсорбционных процессах, здесь возможно использование общих методов расчета массообменных процессов на базе понятий ступени изменения концентрации, чисел и высоты единиц переноса. Используются также уравнения массопередачи и массоотдачи, понятие движущей разности концентрации и экспериментальные корреляции для зависимости коэффициентов массоотдачи р от основных параметров массообменного процесса. Основы такого метода расчета аппаратов рассмотрены выше на примере процессов адсорбции. Недостатки общего метода расчета массообменных аппаратов применительно к процессам ионного обмена прежние расчет проводится только для всего аппарата в целом без анализа ситуации во внутренних точках недостаточная физическая обоснованность и, как следствие, малая точность расчета величины коэф- [c.256]

Хотя оба варианта выражения движущей силы равноценны, однако в большинстве случаев в области изучения адсорбционных процессов ее принято выражать разностью концентраций газовой фазы Ау. Поэтому в дальнейшем индекс при коэффициенте массопередачи опускается (полагая, что это всегда будет Ку). [c.63]

Массопередача в адсорбционных процессах. Адсорбция складывается из следующих процессов [c.63]

Математическое описание и, следовательно, методы анализа и расчета изотермических процессов ионного обмена во многом аналогичны таковым для изотермической адсорбции. Как и в адсорбционных процессах, здесь также используются общие методы расчета массообменных процессов на базе понятий ступени изменения концентрации, чисел и высоты единиц переноса. Применяются также уравнения массопередачи и массоотдачи, понятие движущей разности концентраций и экспериментальные корре- [c.543]

К РАСЧЕТУ ДЛИНЫ ЗОНЫ МАССОПЕРЕДАЧИ В АДСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССАХ [c.122]

На рис. 24.5 представлена блок-схема алгоритма расчета объемного коэффициента массопередачи в процессе адсорбционной осушки воздуха силикагелем. [c.197]

Теоретический анализ течения массопередачи в освоенных аппаратах с компактным (плотным) слоем движущегося мелкозернистого адсорбента показал, что из-за весьма малых допустимых скоростей фильтрации жидкости массообмен протекает крайне медленно и определяет в итоге весьма низкую общую скорость адсорбционного процесса. [c.128]

Длина зоны массопередачи является решающим критерием для расчета адсорбционного аппарата, так как для эффективного адсорбционного процесса необходимо, чтобы адсорбционная зона находилась в слое. Кроме того, отношение этого работающего слоя к общей длине угольной шихты определяет степень использования последней, и поэтому знание длины и скорости продвижения зоны массопередачи очень важно для практики. [c.32]

Уравнение (114) оказалось пригодным для расчета адсорбции биурета из 50%-ного водного раствора карбамида углем марки СКТ при 20° С, Свх = 0,3—0,8 вес. % и ю = 0,15—1 м ч [221 ]. Коэффициент массопередачи можно вычислять из следующего критериального уравнения, составленного на основе опытных данных и представлений теории подобия адсорбционных процессов [223] [c.171]

Скорость адсорбционного процесса существенно зависит от интенсивности массообмена между газовым потоком и адсорбентом. Конечная скорость адсорбции и продольное перемешивание газа приводят к растягиванию адсорбционной зоны, причем с уменьшением скорости адсорбции и увеличением ширина адсорбционной зоны растет. Как было показано в разделе, посвященном динамике адсорбции в неподвижном слое, расширение зоны массопередачи по мере ее продвижения вдоль слоя зависит также от формы изотермы. [c.33]

По найденным значениям дс дх и соответствующим величинам движущей силы адсорбционного процесса (определяемой аналогично описанной выше методике), по уравнению (2.9) вычисляли общие коэффициенты массопередачи Ро для различных величин адсорбции. [c.38]

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]

Динамика сорбционных процессов рассматривает пространственно-временные распределения компонентов между фазами гетерогенной системы, возникающие при перемещении этих фаз относительно друг друга. Одной из наиболее важных адсорбционных характеристик, используемой на стадиях моделирования и расчета процесса, является длина зоны массопередачи. [c.229]

В жидкостно-адсорбционной хроматографии вследствие медленности процессов доставки вещества из объема подвижной фазы (малое значение коэффициента диффузии в жидкости) к поверхности неподвижной фазы (адсорбента) вклад в размывание, обусловленный малой скоростью массопередачи, может быть значительным. Особенно ои возрастает вследствие медленности диффузии в адсорбенте, т. е. определяется внутренней массопередачей. [c.72]

Разработаны методы расчета адсорбционной стадии процесса, базирующиеся, в основном, на концепции длины зоны массопередачи. Анализ генезиса динамики адсорбции позволил выделить восемь характерных классов выходных кривых динамики, для которых был обоснован вид лимитирующего диффузионного сопротивления. Разработано уравнение для расчета длины зоны массопередачи Ьо, которое по сравнению с уравнениями, приведенными в научной литературе, дает расчетные значения Ьд более близкие к экспериментальным величинам Получены уравнения, учитывающие влияние на длину зоны массопередачи скорости потока и концентрации в нем адсорбируемой примеси, а на их базе - модели, позволяющие выполнить расчет основных параметров адсорбера по результатам одного эксперимента (рис. 4). На базе метода [c.25]

Кинетика массопередачи в неподвижной фазе. Слагаемые размывания, определяемые конечной скоростью процессов сорбции, несколько отличаются в зависимости от того, имеет ли сорбирующий слой бесконечно малую толщину, как при адсорбционной хроматографии, или толщина его существенна, как это имеет место при хроматографии распределительной. [c.23]

Работу такой адсорбционной установки можно сравнить с работой наса-дочного абсорбера, в котором абсорбентом служит неподвижная жидкость, образующая пленку на поверхности насадки. В любой момент времени между точками входа п выхода н такой аппарат существует градиент концентраций адсорбированного компонента в газовой и твердой фазах. Как и для обычных абсорберов, наклон кривой, изображающей градиент концентраций, характеризует коэффициент массопередачи и, как и следовало ожидать, этот коэффициент зависит от таких факторов, как скорость газа и размер насадки насадкой в этом случае служит сам адсорбент. В отличие от противоточного процесса жидкостной абсорбции, при котором в колонне вследствие непрерывного введения регенерированного раствора с верха колонны и отбора насыщенного раствора с низа поддерживается постоянный градиент концентраций, градиент концентрации в слое адсорбента смещается к выходному отверстию для газового потока, так как адсорбируемый компонент поглощается и удерживается в слое адсорбента. Неустановившийся характер процесса значительно усложняет математический анализ и расчет адсорберов с неподвижным слоем адсорбента. [c.17]

Для процессов массопередачи, протекающих в подвижных средах, стадии массоотдачи 1 и 3 определяются физическими свойствами фаз, условиями их движения и описываются уравнениями конвективного переноса вещества (1.147). Условия перехода молекул переносимого компонента через границу раздела между фазами определяются особым состоянием молекул компонентов на границе раздела фаз. Под действием силовых полей молекулы принимают здесь ориентированное положение, т. е. возникает явление, называемое адсорбцией. В результате этого со стороны каждой фазы вблизи поверхности раздела образуются слои ориентированных молекул (адсорбционные слои), чрезвычайно малой толщины (порядка нескольких десятков размеров молекул). Так, в системе, состоящей из двух жидких фаз, имеются, строго говоря, не две, а четыре фазы — две объемные (занимающие макроскопические объемы) и две поверхностные (занимающие микроскопические объемы вблизи границы раздела фаз). Можно считать, что в системах типа жидкость (газ) — твердое тело имеется одна поверхностная фаза, поскольку из-за фиксированного положения молекул в твердых телах адсорбционные слои в них не образуются. Обычно считают, что наиболее медленной стадией процесса массопередачи (массообмена) является перенос в объеме фазы. [c.403]

РАСЧЕТ АДСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ОСНОВЕ Д ПЩНЫ ЗОНЫ МАССОПЕРЕДАЧИ [c.30]

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]

Приведены примеры расчета длины зоны массопередачи по различным уравнениям и сопоставление результатов расчетов с опытными данными по экспериментальному фиксированию длины зоны массопередачи в процессе разделения смеси бензол - и. гептан в жидкой фазе цеолетами ЫаХ, а также масштабирования адсорбционных процессов. [c.31]

В фаницах задачи получения глубскоочищенных жидких парафинов с содержанием примеси ароматических углеводородов не более 0.01 % масс, бьши детально изучены особенности кинетики жидкофазной адсорбции углеводородов н-гексана и н-гептана из растворов в бензоле цеолитами СаА, сорбция бензола, толуола, параксилола и изопропил-бензола цеолитами NaX и сорбция бензола из растворов в н-гептане, н-гептене, циклогексане, изооктане и тридекане цеолитами NaX в диапазоне концентраций адсорбируемого компонента в растворе 2-70 % об. при температурах 5-60 С. Расчетный анализ кинетики сорбции свидетельствует, что для рассмотренных систем адсорбционный процесс характеризуется близкими значениями диффузионного сопротивления в кристаллах сорбента и транспортных порах. Зависимость эффективных коэффициентов диффузии адсорбируемых компонентов в цеолитах от времени контакта раствора t с сорбентом при сорбции из растворов носит специфический экстремальный характер (рис. 1) на начальной стадии процесса, не свойственный, например, сорбции из паров, и объясняемый фактической трехфазностью исследуемых систем. Выявлена аномальность сорбции из растворов при повыщенных температурах вместо падения активности цеолитов наблюдался ее рост с одновременным ростом общего объемного коэффициента массопередачи, который может быть рассчитан как величина, обратная первому статистическому моменту кинетической кривой, интерпретируемой как функция отклика адсорбента на ввод в систему навески разделяемого сырья. [c.22]

Для практического осуществления адсорбционных процессов и в частности для хроматографического разделения смесей важное значение имеет степень размывания фронта концентраций (хроматографических полос). Как известно, это размывание может быть связано как с медленностью процессов массопередачи (внешней и внутренней диффузии), так и с продольным перемешиванием. Оценка относительной роли каждого из этих эффектов необходима для выбора оптимальных условий проведения процесса и рационального подбора адсорбента. Наиболее полно и правильно такая оценка может быть сделана на основании данных, характеризующих в отдельности различные виды массоперено-са в слое сорбента. До последнего времени исследовались, главным образом, процессы внешней и продольной диффузии. Накопленный к настоящему времени материал по внешней и продольной диффузии позволяет характеризовать различные системы, независимо от их конкретных свойств, так как установленные в этой области закономерности имеют общее значение [1]. В противоположность этому внутреннедиффузионная стадия процессов сорбции изучена совершенно недостаточно как в отношении обших закономерностей, характеризующих данный процесс, так и в отношении накопления конкретного экспериментального материала. Недостаток такого рода данных особенно ощущается в связи с тем, что внутреннедиффузионные процессы в последнее время приобретают все большее значение. Результаты исследования внутреннедиффузионной стадии кинетики вместе с полученными ранее данными по внешней и продольной диффузии позволят охарактеризовать весь процесс в целом и сформулировать требования к адсорбенту, важные как для выбора оптимальных условий проведения процессов разделения, так и для усовершенствования технологии получения сорбентов. [c.274]

Адсорбционные процессы в динамических условиях отличаются от других диффузионных процессов тем, что массопереда-ча протекает в основном не во всем слое, а в относительно небольшом участке слоя, называемом зоной массопередачи с длиной Lo. На этом участке происходит изменение концентрации примесей от исходной до допустимой по условиям проскока. Так как непосредственную величину Lo измерить в экспериментах затруднительно, то длину зоны массопередачи обычно рассчитывают по выходной кривой процесса, полагая, что после формирования фронта адсорбции происходит параллельное перемещение фронта в направлении потока с постоянной скоростью. На этих представлениях основаны уравнения Шилова, Трейбола-Майкельса и др. [c.174]

Использование взвешенного слоя целесообразно тогда, когда высота зоны массопередачи ограничена несколькими десятками сантиметров. Исследования показали [6], что оптимальная высота взвешенного слоя на тарелке составляет 50 мм. По-видимому, число тарелок при эффективном использовании взвешенного слоя не должно превывмть 10. Увеличение линейных скоростей потоков при использовании взвешенного слоя интенсифицирует, как известно, только внешний массообмен. Между тем современная адсорбционная технология развивается по пути получения микропористых адсорбентов, обладающих повышенной адсорбционной активностью при малых концентрациях целевых компонентов в смесях. Микропористые адсорбенты характеризуются большим внутридиффузиопным сопротивлением, которое в основном и определяет кинетику массопере-носа. Для адсорбционных процессов, проводимых во внутридиффузионной области, увеличение скоростей потока не только не интенсифицирует массоперенос, но ухудшает его. Согласно экспериментальным исследованиям, порозность слоя адсорбента, обеспечивающая устойчивое псевдоожижение, равна 0.55—0.65. На рис. 2 кривая 1 характеризует увеличение допустимой скорости потока с ростом диаметра зерна кривая 2 показывает изменение потока массы вещества, отнесенного к 1 м адсорбента. Расчет проведен при относительной отработке зерен г]=0.5 и условии применимости основных положений теории послойной отработки зерна. Видно, что увеличение диаметра зерна сопровождается резким уменьшением ип- [c.194]

В процессе хроматографирования в ГАХ анализируемое вещество распределяется между подвижной газообразной фазой (газ-носитель) и неподвижной твердой фазой (адсорбентом). Между количествами анализируемого вещества, находящимися в газе-иоси-теле и адсорбенте, устанавливается равновесие. Значение этого равновесия определяется изотермой адсорбции. Изотерма адсорбции часто бывает нелинейна, что приводит к асимметричному размыванию зоны компонента на адсорбенте и образованию несимметричных пиков на хроматограмме. Размывание хроматографических полос в газо-адсорбционной хроматографии происходит также и за счет замедленной внешнедиффузионной массопередачи. [c.163]

Расчет адсорбционных колонн до настоящего времени требует предварительной экснериментальной проработки процесса с определением таких специфических характеристик, как полная и проскоковая динамическая активность адсорбента, длина зоны массопередачи, коэффициент массопередачи, поскольку информация о динамике адсорбции, приводимая в научной литературе, весьма ограничена и часто вообще отсутствует для разрабатываемых систем адсорбент-адсорбтив. Проведение экспериментов по исследованию динамики сорбции весьма трудоемко, дорогостояще и требует поддерживания технологического режима (расход сырья и концентрация в нем адсорбируемой примеси) на постоянном уровне в течение всего многочасового опыта, кроме того, многочисленные измерения объемов отобранных проб и их состава вносят существенную погрепгаость в величины интегральньгх характеристик. Этих недостатков можно избежать при переходе от динамического эксперимента к статическому. При исследовании статики адсорбции в десятки раз уменьщается расход сырья и адсорбента, резко сокращаются трудоемкость и число ограничений, накладываемых на эксперимент. [c.128]

Аппаратуру для проведения адсорбционной очистки газоз рассчитывают в такой последовательности строят изотерму адсорбции для данного конкретного процесса, определяют скорость газов, расход адсорбен объемный коэффициент массопередачи, рассчи 1ь ьают общее ч . то единиц переносй е высоту аппарата. [c.143]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология