ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Динамика адсорбции в кипящем слое периодического действия из "Непрерывная адсорбция паров и газов" Работа слоя адсорбента как неподвижного, так и кипящего в периодическом режиме описывается закономерностями отработки слоя во времени. Применительно к неподвижному слою адсорбента этот вопрос исследовался подробно и в течение длительного времени. Все основные результаты по динамике адсорбции в кипящем слое получены в последние 15 лет. Вопросы периодической отработки неподвижного слоя газом неоднократно освещались в литературе. Поэтому мы остановимся на них лищь поскольку это будет необходимо, во-первых, для последовательного и систематического изложения принципов работы адсорберов с движущимся слоем, и, во-вторых, для обеспечения необходимой связи при изложении динамики адсорбции в кипящем слое периодического действия. [c.11] Как это часто случается в быстро развивающихся в прикладном отношении отраслях техники, для динамики адсорбции в неподвижном слое эмпирические закономерности были установлены значительно раньше, чем теоретические. Однако для последовательности изложения рассмотрим материал в его логическом развитии, следуя, в основном, монографиям М. М. Дубинина [1] и В. В. Рачинского [2]. [c.11] Большим количеством исследователей был накоплен значительный экспериментальный материал, который позволил сформулировать и доказать являющуюся ныне общепринятой физическую модель динамики адсорбции в неподвижном слое, называемую обычно моделью фронтальной отработки слоя адсорбента. Эта модель состоит в следующем. [c.11] В реальном процессе отработки слоя адсорбента концентрация адсорбтива в газе по длине работающего слоя изменяется от начальной концентрации до практически нулевой. [c.12] Принято считать, что участок между еще не работавшими и уже отработанными слоями адсорбента всегда имеет практически конечную длину и концентрация адсорбтива как в газе, так и в адсорбенте плавно меняется вдоль этой длины по законам, определяемым кинетикой адсорбции в данной системе. [c.12] Постоянство скорости продвижения фронта газа для второй стадии процесса адсорбции приводит к линейной зависимости времени защитного действия [3] слоя адсорбента т от его длины Яо (рис. 1.2).-При этом, как показывает опыт, время защитного действия первых участков адсорбента весьма мало, что приводит к снижению времени защитного действия всего слоя на величину то, называемую потерей времени защитного действия [3]. [c.13] Из сказанного следует, что уравнение Шилова, строго говоря, применимо только в тех случаях, когда в процессе адсорбции устанавливается режим параллельного переноса фронта адсорбции с постоянной скоростью, причем время формирования стационарного фронта адсорбции определяет величину потери времени защитного действия слоя. Так как стационарный фронт адсорбции в реальном процессе не устанавливается мгновенно, то с физической точки зрения потеря времени защитного действия в уравнении Шилова для плотного слоя по абсолютной величине то О и приводит к снижению времени защитного действия слоя. [c.13] Принятая модель фронтальной динамики адсорбции и ее экспериментальные подтверждения для различных систем подробно рассматриваются в монографии [1]. [c.13] Разогревание слоя здесь и далее принимается достаточно малым и условия процесса изотермическими. [c.14] В уравнениях (1.2) — (1,5) х — расстояние от входа в слой а — концентрация адсорбируемого вещества в твердой фазе слоя (концентрация а, как и с является средней по сечению слоя в данной точке X и рассчитана на единицу объема слоя) Ро — общий коэффициент массопереноса адсорбируемого вещества с (а) — концентрация вещества в газовой фазе, равновесная концентрации адсорбировавшегося вещества а в данном месте слоя Оэ — эффективный коэффициент продольной диффузии, учитывающий молекулярную диффузию, конвективное перемешивание вдоль слоя и явление грануляции фронта [4]. [c.14] Решение поставленнор выше задачи в общем виде не найдено, поэтому мы ограничимся рассмотрением решений при различных упрощающих допущениях. [c.14] Согласно соотношению Викке, каждая концентрационная точка фронта адсорбции будет перемещаться с характерной постоянной скоростью, которая однозначно определяется производной от изотермы адсорбции в этой точке. При выпуклой изотерме адсорбции в силу действия фактора сжатия фронта любой размытый фронт адсорбции перейдет во фронт с прямым обрывом ( ступенькой ), который будет двигаться с постоянной скоростью в режиме параллельного переноса. [c.15] Для линейной изотермы адсорбции, согласно соотношению (1.6), все точки возникшего размытия фронта будут двигаться с постоянной скоростью в режиме параллельного переноса. [c.15] Таким образом, в этом частном случае при бесконечно большой скорости адсорбции все участки слоя работают в тождественных условиях и в уравнении Шилова время потери защитного действия будет равно нулю. [c.15] При рассмотрении динамики процесса адсорбции в равновесном режиме (при бесконечно большой скорости адсорбции) с учетом действия продольных эффектов размытия (Дз= 0) для выпуклой изотермы адсорбции Я. Б. Зельдовичем и О. М.. Тодесом [8] на основе представлений о действии в противоположных направлениях факторов размытия и сжатия фронта (соотношение Викке) были сформулированы и разработаны условия возникновения стационарного фронта адсорбции, перемещающегося вдоль слоя с постоянной скоростью. При этом условно можно выделить стадию формирования стационарного фронта и стадию его параллельного переноса с постоянной скоростью (асимптотическая стадия) (рис. 1.3). [c.16] Для выпуклой изотермы адсорбции при определенных допущениях уравнение (1.10) будет справедливо и в случае неравновесного режима адсорбции как с учетом действия продольных эффектов (Dэ O), так и при пренебрежении ими (/)д = 0). [c.16] Как было показано О. М. Тодесом [9], в уравнении (1.10) скорость движения стационарного фронта определяется по зависимости (1.7). При этом ф(с) определяет профиль установившегося фронта адсорбции [2, 8, 9]. [c.16] При линейной изотерме адсорбции для указанных выше условий динамики адсорбции фактор сжатия размытого фронта отсутствует, поэтому будет происходить прогрессирующее размытие фронта адсорбции. В этом случае лишь одна концентрационная точка фронта адсорбции с половинной концентрацией будет двигаться с постоянной скоростью и соотношение (1.7) справедливо только для этой точки. Все другие точки фронта движутся с различными переменными скоростями и режим параллельного переноса не устанавливается. [c.17] Второе слагаемое в уравнении (1.14), формально определяющем величину потери времени защитного действия в уравнении Шилова, будет зависеть от величины индицируемой проскоковой концентрации на выходе и от длины слоя. [c.17] Наконец, при вогнутой изотерме адсорбции с учетом действия продольных эффектов Ф 0) как для равновесного, так и для неравновесного режима адсорбции будет происходить прогрессирующее размытие фронта адсорбции. Все копией грационные точки размытого фронта адсорбции будут двигаться с различными скоростями и, следовательно, режим параллельного переноса также отсутствует. [c.20] Вернуться к основной статье