ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Макрокинетический метод расчета из "Непрерывная адсорбция паров и газов" Нами совместно с В. А. Астаховым [31] был разработан метод расчета адсорбционных установок непрерывного действия с кипящим слоем, основанный на совместном решении кинетического уравнения отработки зерен адсорбента во времени и плотности их распределения по времени пребывания в аппарате. [c.121] Выведенные уравнения кинетической отработки одиночных зерен при внутридиффузионном характере кинетики являются частным случаем рассмотренных выше уравнений, полученных Д. П. Тимофеевым [25]. [c.123] Закономерности процесса адсорбции на одиночных зернах были применены нами для получения аналитических решений, описывающих процесс адсорбции в аппаратах с движущимся и кипящим слоями адсорбента. [c.123] Уравнения (5.55) и (5.56) позволяют рассчитывать процесс адсорбции в одноступенчатом аппарате непрерывного действия с кипящим слоем адсорбента. [c.125] Закономерности процесса адсорбции в одноступенчатом аппарате с кипящим слоем были использованы нами при расчете многоступенчатых аппаратов с кипящим слоем [31], а макрокинетический метод расчета адсорбционных установок — для расчета процесса адсорбции в аппаратах с движущимся слоем адсорбента [32]. [c.125] Предположим, что частицы равномерно распределены по объему аппарата, имеют форму шара и движутся равномерно сверху вниз. При этих условиях расчет процесса сводится к определению времени контакта одиночного зерна с паро-воздушной смесью, которое необходимо для отработки его до величины а , т. е. к определению времени пребывания зерна в аппарате. Сформулируем задачу следующим образом. [c.125] Пусть в аппарат с движущимся слоем адсорбента снизу подается паро-воздушная смесь в количестве б г и концентрацией Со. Сверху движется слой адсорбента с расходом Ь и начальным содержанием целевого компонента ао. Требуется определить высоту слоя Я, при которой адсорбент отрабатывается до величины Ав и концентрация вещества в газовом потоке снижается до величины Св. [c.125] Расход адсорбента Ь определится из уравнения материального баланса для всего аппарата (5.1). [c.125] Для определения времени отработки зерна до величины йв в условиях движущегося слоя рассмотрим процесс на элементарном участке аппарата /г. [c.125] Интегрируя уравнение (5.59) в пределах от Х] = 0 до Х2 (где ЛГ] и 2 — глубина отработки зерна адсорбента на входе и на выходе, соответственно), можно получить время контакта зерен с паро-воздушной смесью, необходимое для их отработки до величины Ов. [c.126] В качестве второго приближения механизма послойной отработки рассматриваются квазиста11ионарные профили в отработанном слое зерна, которые получаются из условия постоянства диффузионных потоков через любое сечение зерна в пределах насыщенного слоя. Этому условию, очевидно, не удовлетворяет линейное распределение концентрации в зернах неплоской формы. [c.126] При малых степенях отработки а эти соотношения практически совпадают с формулой (5.49). [c.126] Кроме приведенных выше методов расчета аппаратов непрерывного действия с кипящим и движущимся слоями адсорбента различными авторами предложен ряд расчетных выражений и графиков, позволяющих определить основные параметры адсорбционных аппаратов при тех или иных допущениях об определяющей стадии процесса адсорбции и форме изотермы. [c.126] Теоретический анализ гиперсорбции был проведен Кастеном и Амундсоном [33] Авторы составили систему дифференциальных уравнений, включающих уравнение диффузии внутри сферических зерен, уравнения кинетики собственно адсорбции и изотермы адсорбции, а также соответствующие краевые и граничные условия. Аналитическое решение задачи приводится для случая диффузионного торможения (процесс собственно адсорбции идет со значительной скоростью) и для кинетических условий (скорость собственно адсорбции лимитирует общую скорость процесса). В обоих случаях допускается наличие линейной изотермы адсорбции. Расчетные зависимости представлены авторами в виде графиков, которые позволяют определить основные параметры процесса адсорбции в движущемся слое. [c.127] Теми же авторами [34] проведено теоретическое исследование процесса адсорбции в непрерывном кипящем слое. Они впервые применили статистические методы к расчету времени пребывания адсорбента в слое. Аналитическое решение задачи получено путем совместного решения уравнения распределения частиц Т10 времени пребывания при идеальном их перемешивании и уравнения кинетики процесса. Данное решение позволяет оценить величину расхода адсорбента I, а также необходимое среднее время пребывания частиц в слое Тср=Усл/Ь, которое определяется экономическим балансом между стоимостью циркуляции адсорбента и затратами на преодоление гидравлического сопротивления. Недостатком предложенного метода расчета является невозможность непосредственного расчета рабочего объема слоя. Эта величина находится только путем последовательного приближения на основе предварительно задаваемых величин. [c.127] Исходя из теории послойной отработки зерна, В. М. Кисаров [35] также предложил выражение для расчета высоты работающего движущегося слоя. [c.127] Вернуться к основной статье