ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние давления на массообмен из "Ректификация разбавленных растворов" Анализируя роль давления, следует иметь в виду, что при ректификации изменение давления связано с соответствующим изменением температуры процесса. [c.111] Опубликованные данные о ректифицирующей способности насадочных колонн при попиленных давлениях носят, на первый взгляд, довольно противоречивый характер. Некоторые авторы [18, 90] определяли эффективность ректификации под вакуумом и при атмосферном давлении на различных смесях, а затем сравнивали полученные результаты. Такой метод оценки заведомо ошибочен, ибо игнорирует зависимость разделяющей способности колонны от физико-химических свойств разделяемых веществ. Поэтому анализ литературных данных целесообразно ограничить исследованиями, осуществленными с использованием одинаковых рабочих смесей во всем изученном диапазоне давлений. [c.111] С учетом вышесказанного, работы, в которых изучали влияние давления на кинетику массообмена в насадочных колоннах, можно разделить на три группы. Авторы одной группы работ [18, 36, 54, 90—100] пришли к выводу, что с понижением давления эффективность насадочных колонн уменьшается. Другая часть авторов [18, 90, 101—107] считает, что эффективность мало меняется с давлением и остается практически постоянной. Наконец, в работах [108—110] авторы пришли к иному результату с понижением давления эффективность колонны непрерывно возрастает. Как уже указывалось, анализ исследований ректификаций при пониженных давлениях авторы настоящей книги проводили только с учетом результатов, полученных на одной системе. Поэтому работы [18, 90] фигурируют в двух различных группах. Аналогичное противоречие имеется в псследованиях вакуумной ректификации на барботажных тарелках [111-118]. [c.111] Для того, чтобы выяснить причины противоречивости данных различных авторов следует учесть, что кинетика Д1ассообмеиа определяется диффузионным сопротивлением контактирующих фаз. Ясное представление о том, сопротивление какой фазы лимитирует скорость протекания процесса в целом, позволяет правильно попять физическую картину переноса вещества и оценить влияние разных факторов, в том числе понижения давления на кинетику ректификации. [c.111] С целью более полного анализа влияния давления на массообмен в насадочной колонне был проведен расчет активной поверхности контакта фаз по уравнению (III-72) применительно к условиям ректификационной очистки четыреххлористого углерода. Результаты расчета приведены на рис. III-16. Как видно из рисунка, при постоянной плотности орошения с понижением давления (температуры) от 760 до 100 мм рт. ст. активная поверхность контакта фаз уменьшается на 7% (кривая 2). В связи с этим основной вклад в эффект влияния давления на интенсивность ректификации вносит изменение кинетики процесса массопереноса в паровой и жидкой фазах. [c.112] На рис. И1-16 приведены и результаты расчета активной поверхности контакта фаз по уравнениям (III-147) и (1И-148) применительно к ректификации четыреххлористого углерода (высоту пены Н вычисляли по [29]). Как видно из рисунка (кривая 7), с уменьшением давления поверхность контакта фаз на провальных тарелках несколько возрастает. Аналогичный вывод получен и для ситчатых тарелок. [c.113] Таким образом, возможное уменьшение эффективности тарелок с понижением давления может быть объяснено в большинстве случаев только изменением скорости массообмена в соответствуюш,пх фазах [111, 120]. [c.113] Приведем расчет, аналогичный вышеизложенному, для процессов, кинетика которых лимитируется сопротивлением в жидкой фазе. [c.113] С этих позиций становится понятной отмеченная выше противоречивость литературных данных по вакуумной ректификации. Все дело в том, в каких рабочих условиях протекает процесс ректификации, какая стадия лимитирует процесс массообмена. [c.113] В общем случае распределение диффузионного сопротивления между паровой и жидкой фазами зависит от физических свойств системы, степени турбулизации потоков и распределения контактирующих потоков по сечению насадки. Последние два фактора в значительной степени определяются структурой насадочного слоя. [c.113] Что касается паровой фазы, то при наличии пустот у стенок колонны, может нарушаться равномерное распределение потока пара по сечению колонны, количество обтекаемых паровым потоком элементов насадки снижается, что ведет, —I в конечном счете, к уменьшению его 800 турбулизации. Следствием подобных явлений может быть перераспределение диффузионных сопротивлений между фазами и изменение эффекта влияния давления на массообмен. [c.114] В нашей работе [36] и в работах [93,103] в процессе ректификации при пониженном давлении применяли одну и ту же рабочую смесь хлорбензол — этилбензол. В [93] описан эксперимент на насадке, имеющей равномерную плотность укладки по колонне ( к/ н = 13). Автор этой работы пришел к выводу, согласующемуся с данными [36], что при понижении давления от 760 до 100 мм рт. ст. ВЕП возрастает па 40%. [c.114] Напротив, в работе [103] найдено, что с понижением давления эффективность колонны изменяется мало. Отметим, что это исследование проводилось при заведомо неравномерной плотности укладки насадки в колонне = 1,5) . [c.114] Подтверждение того, что результаты работы [103] являются следствием неправильного физического моделирования, дают также опытные данные, полученные при ректификации разбавленного раствора к-хлорбутила в этилацетате в колонне диаметром 24 мм с насадкой из фарфоровых колец 4,4 X 3,7 X 1, 5 и 10 X 7 X 1 5 мм [122]. В последнем случае с помощью визуальных наблюдений была обнаружена крайне неравномерная укладка насадки с наличием значительных пустот у стенок колонны. Результаты опытов приведены на рис. И1-17. Как видно из рисунка, в указанных условиях не удается получить согласующихся результатов. [c.114] Влияние давления на эффективность ректификации может изменяться также в зависимости от распределения жидкости по насадке (при равномерной ее укладке). Дело в том, что жидкость имеет тенденцию распределяться по насадке неравномерно (растекание определяется наличием.удобных точек контакта элементов насадки), в то время как для потока пара этого не наблюдается. Последнее нетрудно объяснить, если обратиться к уравнению Бернулли. Поток пара, набегающего на слой насадки, будет этим слоем тормозиться. Из уравнения Бернулли следует, что повышение давления в потоке с большей скоростью будет более значительным, чем в потоке с меньшей скоростью. В результате здесь возникает поперечный градиент давления, под действием которого струя пара начнет растекаться по слою. [c.115] Наличие противоположных тенденций в распределении потоков по сечению насадочной колонны может привести к созданию локальных зон массообмена, в которых критерий диффузионного потенциала тХ отличается от подобной величины в целом по колонне. Это может служить причиной изменения контролирующей фазы и связанного с этим изменения характера влияния давления (температуры) на массообмен. [c.115] Наконец, при понижении рабочего давления ректификации различие между коэффициентами молекулярной диффузии и Dy и между интенсивностями турбулизации парового и жидкого потоков увеличиваются, что способствует возрастанию диффузионного сопротивления массообмену в жидкой фазе. [c.115] следует констатировать сравнительно большое число разного рода факторов, которые в той или иной мере оказывают влияние на интенсивность массообмен в условиях вакуум д. [c.115] Вернуться к основной статье