ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Массообмен при периодической и непрерывной адсорбции Массообмен в неподвижном и движущемся плотных слоях из "Непрерывная адсорбция паров и газов" 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] Динамические характеристики неподвижного слоя (время защитного действия, динамическая адсорбционная емкость, потеря времени защитного действия) будут существенным образом зависеть от времени формирования режима параллельного переноса, ширины и формы зоны массопередачи, скорости продвижения стационарного фронта, которые, в свою очередь, при заданном гидродинамическом режиме и изотерме адсорбции определяются скоростью процесса массообмена. [c.33] Поэтому при практическом решении задач адсорбции необходимо учитывать влияние кинетики адсорбции и продольного перемешивания на скорость процесса поглощения. [c.33] В настоящее время задача расчета скорости адсорбции для заданной системы адсорбтив — адсорбент в общем случае еще не получила решения. Известно, что в зависимости от условий проведения процесса адсорбции в неподвижном слое (скорость газо-носителя, вид и размер зерен адсорбента, концентрация адсорбтива и др.) определяющей стадией может быть либо внешний массообмен, либо внутренний массоперенос, либо скорость процесса лимитируется одновременно той и другой стадией. В большинстве случаев адсорбции в неподвижном слое на различных участках по длине работающего слоя процесс массообмена лимитируется одновременно внешней и внутренней диффузией, причем соотношение внешне- и внутридиффузионного сопротивлении, как будет показано ниже, изменяется по длине адсорбционной зоны. [c.33] При В - 0,1 скорость внешнего массообмена мала н стадией, определяющей скорость процесса в целом, является внешнедиффузионная кинетика. [c.34] В случае промежуточных значений критерия Био скорость процесса адсорбции лимитируется суммарно внешней и внутренней диффузией. [c.34] Рассмотрим влияние основных параметров процесса адсорбции на характер изменения отдельных составляющих общего коэффициента массопередачи Ро. [c.34] Известно, что на кинетический коэффициент внешнего массообмена Рг существенное влияние оказывает гидродинамический режим движения газа. При переходе от ламинарного режима течения потока к турбулентному величина Рг растет и доля общего диффузионного сопротивления, приходящаяся на внешний массообмен, уменьшается. От величины адсорбции и начальной концентрации вещества в газовом потоке коэффициент внешнего массопереноса практически не зависит. [c.34] Продольное перемешивание газа в слое, вызванное различными факторами [4], существенно зависит от гидродинамического режима адсорбционного процесса. Пренебрежение влиянием продольного перемешивания на кинетику процесса адсорбции может привести к значительным погрешностям при определении величины коэффициента массообмена. [c.35] Из сказанного выше следует, что в уравнении (2.2) общий коэффициент массопередачи Ро является переменной величиной мгновенные значения ро будут различными на разных участках по длине работающего слоя и зависят от величины адсорбции. Общий коэффициент массопередачи Ро будет постоянным при внешних постоянных параметрах только в том случае, когда величина коэффициента массопереноса в твердой фазе рт принимается независимой от величины адсорбции или в случае процесса, лимитируемого внешним массообменом. [c.35] Решения уравнения кинетики адсорбции в неподвижном слое были получены различными авторами при допущении преобладающего влияния внешне- или внутридиффузионного механизма процесса адсорбции. Общим для этих решений при любом принимаемом характере кинетики процесса адсорбции является допущение о постоянстве коэффициента массообмена (или же коэффициента внутренней диффузии) на всех участках по длине работающего слоя, независимо от степени насыщения адсорбента. Очевидно, что полученные при этом теоретические выражения для длины работающего слоя и кривой профиля распределения концентрации являются в той или иной степени идеализированными по сравнению с действительной картиной процесса. Под длиной работающего слоя понимают его участок, на котором концентрация вещества в газовом потоке падает от Со до Сдр и нахождение этой длины обычно сводится к интегрированию дифференциального уравнения распределения концентрации в газовой фазе [2] в пределах от Со до Спр. [c.35] Задачи кинетики адсорбции обычно рассматривают при известных коэффициентах массопереноса. Численные значения этих коэффициентов и зависимость их от основных параметров процесса необходимо определять теми или иными экспериментальными методами. [c.35] В этой связи ниже рассмотрены общие принципы экспериментального определения коэффициентов массопереноса при адсорбции в неподвижном слое, которые также применимы и для изучения массообмена в движущемся слое. [c.35] Специфика последнего заключается в основном в гидродинамических и конструктивно-технологических особенностях и будет подробно рассмотрена в последующих разделах. С точки зрения условий процесса массообмена между газом и зернами адсорбента движущийся и неподвижный слои аналогичны. [c.36] Значение интеграла в левой части уравнения (2.5) в общем случае определяется графическим путем (рис. 2.1) при наличии рабочей линии процесса и изотермы адсорбции. [c.36] Расстояние между рабочей и равновесной линиями (рис. 2.2) графически выражает величину движущей силы процесса адсорбции. [c.37] Величина фактора симметричности определяется графически как отношение площадей ф = 5л/(5а-Н +5в) (рис. 2.3). В подавляющем большинстве случаев ф = 0,5 и лежит в пределах 0,35—0,65. [c.37] 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] Проведенные авторами эксперименты показали, что величина коэс )фици-ента Ро существенно зависит от величины адсорбции, достигаемой на различных участках работающего слоя, и уменьшается с увеличением степени отработки адсорбента (рис. 2.5). [c.38] Вернуться к основной статье