Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРЫ
Посмотреть оригинал

Кинетические закономерности.

В зависимости от особенностей взаимодействия поглотителя и извлекаемого из газовой смеси компонента абсорбционные методы подразделяются на методы, базирующиеся на закономерностях физической абсорбции, и методы абсорбции, сопровождаемой химической реакцией в жидкой фазе.

В процессах физической абсорбции перенос вещества в пределах фазы определяется уравнениями массоотдачи:

Перенос вещества из одной фазы в другую определяется уравнениями массопередачи:

Связь коэффициентов массопередачи с коэффициентами массоотдачи:

Здесь Ga— количество вещества, переносимого в единицу времени при физической абсорбции, кмоль/ч; Рг и Рж — коэффициенты массоотдачи соответственно в газовой и жидкой фазах, м/ч; F — поверхность контакта фаз, м2; у и х — концентрации передаваемого компонента в газовой и жидкой фазах, кмоль/м5; у , х — концентрации передаваемого компонента на границе раздела фаз в газе и жидкости, кмоль/м5; Кр К,ж— коэффициенты массопередачи, отнесенные к концентрации в газовой и жидкой фазах, м/ч; у* — концентрация компонента в газе, равновесная с концентрацией газа, кмоль/м5; х* — концентрация компонента в жидкости, равновесная с концентрацией газа, кмоль/м5; m — константа фазового равновесия (у = тхр).

В системах с высокой растворимостью ш приближается к 0, поэтому Кг» Рг. Следовательно, в такой системе газ — жидкость все сопротивление массопередачи сосредоточено на стороне газа. При малой растворимости газа в жидкости m имеет большое значение, поэтому Кж« Рж. В этой случае все сопротивление массопередачи сосредоточено в жидкой фазе. Так как величина Рг значительно больше, чем Рж, то процесс абсорбции будет идти быстрее в системе с диффузионным сопротивлением массопередачи в газовой фазе, поэтому размеры аппарата в этом случае будут меньше.

При протекании химической реакции в жидкой фазе абсорбируемый компонент вступает в реакцию с поглотителем. Возрастает градиент концентраций у поверхности раздела, по сравнению с физической абсорбцией скорость поглощения увеличивается. При этом, чем больше скорость химической реакции, тем больше ускорение абсорбции. Оно может быть учтено увеличением коэффициента массоотдачи в жидкой фазе, если движущую силу считать такой же, как и при физической абсорбции; или увеличением движущей силы при равенстве коэффициентов массоотдачи в жидкой фазе для физической абсорбции и хемосорбции. Уравнение массоотдачи при хемосорбции:

Коэффициент ускорения абсорбции в жидкой фазе при протекании химической реакции:

Связь коэффициента массопередачи с коэффициентом массоотдачи при хемосорбции определяется уравнениями:

Здесь обозначения со штрихом соответствуют параметрам абсорбции, сопровождаемой химической реакцией: Дж— движущая сила абсорбции; m! — константа фазового равновесия для физической абсорбции с поправкой на ионную силу раствора; 5 — величина, на которую повышается движущая сила в жидкой фазе при протекании в ней химической реакции.

Коэффициент ускорения зависит от скорости химической реакции и степени турбулизации жидкости. Необратимая химическая реакция в жидкой фазе приводит к нулевому значению равновесного парциального давления растворимого газа в широком диапазоне концентраций. В случае быстрой необратимой реакции между растворимым газом и химическим реагентом, растворенным в жидкой фазе, или Самой жидкой фазой как реагентом, m имеет небольшое значение.

Относительное сопротивление газовой и жидкой фаз в процессе диффузии при абсорбции, сопровождаемой химической реакцией, является функцией не только коэффициента диффузии растворенного газа в газовой и жидкой фазах, растворимости газа и времени проникновения, но и концентрации непрореагировавшего реагента, а также скорости диффузии реагента в жидкой фазе и скорости реакции.

Скорость абсорбции при химической реакции типа

произвольного порядка а по компоненту А, порядка р (О, 1, 2) по хемосорбенту В и первого порядка по каждому из продуктов реакции Е и F рекомендуется определять по приближенному уравнению:

Множитель, заключенный в фигурных скобках, соответствует коэффициенту ускорения.

Значения параметров уравнения (1.70):

Здесь а — удельная поверхность контакта фаз, м23; М — стехиометрический параметр; Вж—концентрация свободного хемосорбента в основной массе жидкости, кмоль/м3; А , А — концентрация передаваемого компонента на границе раздела $аз и в основной массе жидкости, кмоль/м3; DA— коэффициент диффузии передаваемого компонента, м2/ч; х — расстояние, которое проходит частица жидкости в диффузионном слое, м; — продольная скорость движения частицы жидкости, м/ч; К, 2, N, N,, N2 — коэффициенты.

Ниже приведены уравнения для расчета коэффициентов ускорения для различных случаев хемосорбции.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы