ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эмпирические методы расчета процессов абсорбции, сопровождающихся химической реакцией из "Химическая кинетика и расчеты промышленных реакторов Издание 2" Согласно широко распространенной двухпленочной теории, сопротивление массопередаче от одной жидкости к другой сосредоточено в неподвижных пленках на их поверхности раздела. Скорость диффузии через такую пленку прямо пропорциональна ее площади и движущей силе (которую можно выразить через разность парциальных давлений, концентраций или мольных долей по обе стороны пленки) и обратно пропорциональна толщине пленки. [c.172] Выведены многочисленные соотношения для труб с орошаемыми стенками, одиночных шаров и цилиндров и слоев насадки различных видов. Наиболее полный их обзор содержится в известных монографиях Ниже приведены два типичных уравнения. [c.173] К опредвленшо скорости диффузии (р — парциальное давление диффундирующего компонента, находящегося в равновесии с раствором, имеющим концентрацию величина — концентрация диффундирующего компонента, находящегося в равновесии с газом, имеющим парциальное давление р. [c.173] Индекс Ьт обозначает среднее значение парциального давления или концентрации недиффундирующего компбнента в газовой или жидкой фазе соответственно. [c.173] Коэффициент массопередачи также определяется из уравнений (VI, 6) и (VI, 7). Если указанные законы распределения не соблюдаются, концентрации на поверхности раздела фаз следует находить, как показано на рис. VI-3. [c.174] Подобно тому, как, исходя из коэффициентов массоотдачи, можно найти суммарный коэффициент массопередачи, точно также на основании высоты единицы массоотдачи может быть, определена высота единицы массопередачи. Другими словами, соотношения, подобные уравнениям (VI, 2) и (VI, 3), можно получить и для высоты единицы массопередачи через эту величину выражены все современные экспериментальные данные о процессе массопередачи. [c.175] Кинетическая и диффузионная область. Очень важно правильно определить, протекает процесс в диффузионной области или кинетической, т. е. что является определяющей — скорость массопередачи или скорость химической реакции. Основными переменными, позволяющими это обнаружить, служат скорость потока и температура. Уравнение (VI, 2) показывает, что скорость массопередачи почти прямо пропорциональна скорости потока. С другой стороны, такое изменение рабочих условий совершенно не сказывается па скорости химической реакции. Влияние температуры на массонередачу выражено только в изменении физических свойств веществ в критериях подобия. Однако суммарное влияние температуры на скорость массопередачи весьма незначительно по сравнению с влиянием температуры на скорость химической реакции в соответствии с уравнением Аррениуса. [c.175] Размеры оборудования. При расчете размеров абсорбционного оборудования поперечное сечение аппарата и его высота определяются раздельно. Строго говоря, все 9уществующие для этого методы расчета являются по существу эмпирическими и зависят от конструкции и внутреннего устройства 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.175] В табл. 45 приведены соответствующие значения Са ж Сь, вычисленные по этому уравнению. Полученные на основании диаграммы равновесия значения Сц, соответствующие каждому значению Са, также помещены в таблице (все величины выражены в кг1м ). [c.177] Оказывается, что при использовании 20%-ного раствора (С2Н50)2КН желаемая степень очистки смеси от НаЗ достигается при приблизительно половинном расходе раствора. [c.179] Реакции газа с жйдкостью используются для получения ценных химических соединений, а также для удаления активного компонента из газовой смеси с целью его извлечения в концентрированном виде или очистки. Извлечение отдельного компонента из газовой смеси может осуществляться промывкой газа в скруббере соответствующим химически активным или инертным растворителем. Скорость абсорбции и степень поглощения ограничены равновесным давлением растворенного вещества над раствором. Следовательно, когда это противодавление можно снизить, используя химически активные растворители, достигается определенная экономия капиталовложений и эксплуатационных расходов. Для того чтобы применение химически активного растворителя было экономически оправданным, он должен быть дешевым и легко регенерироваться, а растворенное вещество должно легко извлекаться из полученного раствора, если это необходимо. Использование нерегенерируемых растворителей может быть оправдано только для удаления небольших количеств примесей из газов или извлечения очень ценных газов. [c.179] Примеры промышленно важных процессов, основанных на реакциях газов с жидкостями, весьма многообразны (некоторые из них приведены в начале главы). При этом цели проведения таких процессов различны. Бензол и хлор.дают в качестве конечного продукта монохлорбензол. Водные растворы диэтаноламина применяют для извлечения примеси сероводорода из углеводородных газов раствор регенерируют нагреванием и отгонкой водяным паром. Извлеченный сероводород используют для получения элементарной серы. Небольшие количества сероводорода иногда извлекают из углеводородных газов промывкой водными растворами гидроокиси натрия, а отработанный раствор выбрасывают. [c.179] Данные но пленочным коэффициентам для процессов абсорбции, сопровождающихся химической реакцией, часто выражают с помощью поправочных коэффициентов к соответствуюпщм коэффициентам, характеризующим чистую абсорбцию. Такие поправочные коэффициенты были получены для основных, представляющих интерес случаев, включая обратимые и необратимые реакции первого и второго порядков. [c.180] Константа скорости реакции. Если в системе, наряду с другими процессами, протекает процесс диффузии, определить константу скорости реакции можно только косвенннш путем. Один из возможных способов заключается в приготовлении двух отдельных растворов каждого реагента в одинаковом растворителе. Эти растворы затем можно очень быстро перемешать и наблюдать за протеканием соответствующей гомогенной реакции любым из известных методов. Если имеется уверенность, что растворитель сам по себе не влияет на ход реакции, то можно использовать другие растворители вместо того, который употребляется в абсорбционном процессе. Этот прием может оказаться полезным при малой растворимости газа в промышленном растворителе. [c.180] Было также обнаружено, что скорость абсорбции существенно не зависит от размеров насадки (6,35 или 12,7 мм) и от парциального давления СО2 в газовой фазе (в пределах 0,03—0,28 мол. доли). [c.182] Вернуться к основной статье