Главная страница
Навигация по странице:

  • 2 ,1 1 ,4 ч 1 ,5

  • L*, /( 2)n1. ч

  • . Для этого проводят преобразования , как в уравнениях (15.4) и (15.5). Тогда получим

  • технол лек 1. Учебник соответствует учебной программе и предназначен для студентов фармацевтических высших учебных заведений и факультетов


    Скачать 11.39 Mb.
    НазваниеУчебник соответствует учебной программе и предназначен для студентов фармацевтических высших учебных заведений и факультетов
    Анкортехнол лек 1.pdf
    Дата27.02.2018
    Размер11.39 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлатехнол лек 1.pdf
    ТипУчебник
    #15993
    страница20 из 32
    1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   32
    ????????
    ????????
    308 446 611 822 1060 1350 1800

    ????????
    14800 19000 23200 27700 31300 34500 37100

    ???????????
    147 202 258 346 437 550 Приложение Значение коэффициента сопротивления

    ? для различных тарелок ? ? ?? ? ?
    ?

    ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
    4 ,5 ч 5

    ? ? ? ? ? ? ? ?
    ? = 0 ,0 7 ч 0 ,1 1 ,8 2
    ? = 0 ,1 5 ч 0 ,2 1 ,4 5

    ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
    ? ? ? ? ? ? ? ?
    2 ,1

    ? ?? ?? ? ? ? ? ?
    1 ,4 ч 1 ,5

    ? ? ? ? ? ? ? ? -? ?? ?? ? ? ? ? ?
    0 ,9 ч Приложение Значение постоянных АС ив формуле (для различных насадок [3, с. 369]

    ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ?
    ? ? ?? ?? ?
    L
    ?

    *, ? ?/(?
    2
    ??)
    ?
    ?
    n

    1. ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ч ? ?
    ? ? ? ? ? ч 8,3 1,02 0,16 0,4 2. ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? 15 ? ?
    ? ? ? ? ? ч 1,0 0,167 0,415 3. ? ?? ? ? ? ? ?? ?? ? ? 12,5 ? 50 ? ч 1,0 0,089 0,7
    * Здесь ж – массовый расход абсорбента.
    Список литературы. Касаткин. А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М Химия, 1971. С. 457 – 492.
    2. Плановский АН, Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М Госхимиздат, 1962. С. 590 – 615.
    3. Рамм В.М. Абсорбция газов. М Химия, 1976. 654 с. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М Высш. шк, 1962. 655 с. Хоблер Т. Массопередача и абсорбция. М Химия, 1964.

    3 7 7 6. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты.
    М.: Химия, 1965.
    7. Стабников В.Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. М Техника, 1970.
    8. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Изд. е, доп. и перераб. М Химия, 1976. С. 257.
    9. Флореа О, Смигельский О. Расчеты по процессами аппаратам химической технологии (перс рум.). М Химия, 1971. 450 с

    3 7 Глава 17. АДСОРБЦИЯ. Общие сведения
    Адсорбция – поглощение газов или паров из газовых смесей или растворов твердым веществом – адсорбентом. Поглощаемое вещество называется адсорбатом или адсорбтивом.
    Процессы адсорбции, как и другие процессы массопередачи,
    избирательны и обычно обратимы. Благодаря их обратимости возможно выделение поглощенных веществ из адсорбента, т.е.
    проведение процесса десорбции.
    Механизм процесса адсорбции отличается от механизма абсорбции тем, что в первом случае извлечение веществ осуществляется твердым, а при абсорбции – жидким поглотителями.
    Каждый из этих сорбционных процессов имеет свои области применения, где его использование дает больший технико- экономический эффект.
    Адсорбцию применяют чаще при малых концентрациях поглощаемого вещества в исходной смеси, когда необходимо практически полно извлечь адсорбтив. При значительных концентрациях поглощаемого вещества в исходной смеси выгоднее применить абсорбцию. Адсорбция в фармацевтическом производстве применяется для выделения и очистки биологически активных веществ – витаминов, ферментов, гормонов, антибиотиков и др. Адсорбцию применяют для разделения газовых и жидких смесей, для осушки и очистки газов и жидкостей (например,
    очистка воздуха в противогазах. В науке и технике фармации приобрел большое значение хроматографический метод анализа
    (и очистки, основанный на различной способности компонентов смеси к адсорбции.
    Различают физическую и химическую адсорбции. Физическая адсорбция обусловлена взаимным притяжением молекул адсорбата и адсорбента под действием сил Ван-дер-Ваальса и не сопровождается их химическим взаимодействием. При химической адсорбции, или хемосорбции, между молекулами поглощенного вещества и поверхностными молекулами поглотителя возникает химическая связь.
    Если адсорбент имеет узкие поры и смачивается адсорбатом,
    то при поглощении паров в порах может произойти конденсация при давлениях более низких, чем давления насыщенного пара адсорбата. Это явление называется капиллярной конденсацией.
    Конденсация происходит вследствие понижения давления пара над вогнутым под действием сил поверхностного натяжения мениском жидкости в капиллярах. Характеристика адсорбентов и их виды
    В качестве адсорбентов применяют пористые твердые вещества с большой удельной поверхностью, те. отнесенной к единице массы

    3 7 вещества. Адсорбенты имеют различные по диаметру капиллярные каналы – поры, которые условно могут быть разделены на макропоры более 2•10
    –4 мм, переходные поры (ч мм)
    и микропоры (менее 6•10
    –6
    мм. Характер процесса адсорбции определяется размером пор.
    Макропоры имеют малую удельную поверхность и поэтому на их стенках адсорбируется ничтожное количество вещества.
    На поверхности переходных пор, размеры которых значительно превышают размеры адсорбированных молекул, образуются слои поглощенного вещества. Возможно образование слоев в одну молекулу (мономолекулярная адсорбция) ив несколько молекул
    (полимолекулярная адсорбция).
    Размеры микропор приближаются к размерам адсорбируемых молекул, и адсорбция в микропорах приводит к заполнению их объема.
    Адсорбенты характеризуются поглотительной , или адсорбционной, способностью (активностью адсорбента),
    определяемой концентрацией адсорбтива в единице массы или объема адсорбента.
    Поглотительная способность адсорбента по отношению к данному веществу зависит от температуры и давления, при которых производится адсорбция, и от концентрации поглощаемого вещества. Максимально возможная приданных условиях поглотительная способность адсорбента условно называется его равновесной активностью или равновесной статической активностью.
    Адсорбированные молекулы совершают движение вдоль поверхности адсорбента и колеблются, то приближаясь, то удаляясь от нее. В состоянии равновесия количество адсорбированных молекул остается постоянным сколь угодно долго, если не изменены внешние условия (температура, давление и др.)
    В фармацевтической технологии используются различные адсорбенты активированные угли (древесный и костный),
    глинистые минералы, тальк, цеолиты, силикагели, фильтровальная бумага, а также синтетические ионообменные смолы (иониты).
    Активированные угли. Высокопористые активные угли получают путем сухой перегонки различных углеродсодержащих веществ (дерева, костей и др) и активирования полученных углей для повышения их пористости. Активирование проводят в два этапа. На первом этапе исходный материал нагревают при температуре не выше 500 о
    С без доступа воздуха, происходят обугливание и сухая перегонка летучих веществ, на втором полученный уголь-сырец прокаливают в токе водяного пара или углекислого газа при температуре ч о
    С, при этом выгорают остатки смолистых веществ и освобождается внутренняя

    3 8 поверхность угля. В результате имеем уголь, у которого внутренняя структура представлена большим количеством трещин, пор,
    канальцев и ходов.
    Удельная поверхность активированных углей колеблется от до 1700 мг. Такие угли могут применяться в виде гранул размером ч мм для адсорбции газов и паров (с насыпной плотностью ч кг/м
    3
    ). Порошкообразный осветляющий древесный уголь изготавливают четырех марок ОУ-А, ОУ-Б, ОУ-В,
    ОУ-Г. Для очистки медицинских препаратов применяют уголь марки ОУ-Б – осветляющий уголь, влажный, кислый, имеющий следующие характеристики адсорбционная активность по метиловому голубому – не менее 220 мг/г;
    — адсорбционная активность – не менее 100 % мас.;
    — содержание влаги – не более 58 %;
    — зольность – не более 6 %;
    — содержание водорастворимой золы – не более 1 %;
    — рН водной вытяжки – ч содержание соединений железа – не более 0,2 Применение углей того или иного вида зависит от разновидности процесса адсорбции, в котором они используются
    (поглощение газов или красящих веществ, рекуперация летучих растворителей и т.д.).
    Активированные угли лучше поглощают пары органических веществ, чем воды, однако с повышением влажности углей их способность поглощать пары органических веществ снижается.
    Они применяются обычно для рекуперации летучих растворителей.
    Сфера применения активированного угля в фармации ограничена тем, что наряду с разрушением мути он адсорбирует и некоторые биологически активные вещества, находящиеся в растворе
    (гликозиды, алкалоиды, гормоны и др. В ряде случаев его не используют из-за способности быстро окислять отдельные вещества
    (например, аскорбиновую кислоту).
    Уголь является гидрофобным адсорбентом, поэтому его можно использовать для очистки вытяжек, содержащих малогидрофильные вещества типа пигментов и др.
    Недостатком активированных углей является их горючесть.
    Силикагель. Широко применяемый в фармации адсорбент получают из раствора силиката натрия (растворимого стекла + 2HCl
    ? 2NaCl + SiO
    2
    + Осадок двуокиси кремния высушивают, измельчают и прокаливают. При прокаливании образуется большое количество пор. Удельная поверхность силикагелей изменяется от 400 дом г. Размер гранул колеблется от 0,2 до 7 мм, насыпная плотность составляет ч кг/м
    3

    3 8 Силикагель гидрофилен, поэтому его используют для адсорбции из гидрофобных растворителей хлороформа, эфира. Силикагель применяют главным образом для очистки газов. Способность к удержанию влаги силикагелем доходит до 50 % мас. Поглотительная способность силикагелей по отношению к парам органических веществ сильно снижается в присутствии влаги.
    Достоинства силикагелей – их негорючесть, большая механическая прочность, чему активированных углей.
    Цеолиты представляют собой природные или синтетические минералы, которые являются водными алюмосиликатами катионов элементов первой и второй групп периодической системы
    Д.И.Менделеева.
    В качестве промышленных адсорбентов применяются в основном искусственные (синтетические) цеолиты. Получены цеолиты, обладающие сравнительно однородной структурой,
    размеры пор которых соизмеримы с размерами адсорбируемых молекул. Эти цеолиты проявляют молекулярно-ситовое действие,
    которое заключается в их способности не поглощать молекулы,
    диаметр которых больше диаметра пор. Молекулярно-ситовое действие цеолитов часто используют в промышленной практике для разделения некоторых веществ, например нормальных и изопарафиновых углеродов.
    Цеолиты обладают высокой поглотительной способностью по отношению к воде и являются высокоэффективными адсорбентами для осушки и очистки газов, содержащих небольшие количества влаги. Размер гранул цеолитов – от 2 до 5 мм.
    Окись алюминия широко используется при очистке водных извлечений биологически активных веществ (например, водного раствора адонизида) от посторонних примесей. Получают окись алюминия из солей алюминия при воздействии щелочей.
    Адсорбционные свойства глинистых материалов, окиси алюминия и талька хотя и ниже, чему активированного угля, но они незначительно влияют на биологически активные вещества и вследствие этого широко используются для очистки растительных извлечений. Отличный адсорбент – разваренная масса фильтровальной бумаги, используемая для осветления сиропов и некоторых других препаратов.
    Иониты представляют собой как природные, таки синтетические неорганические и органические вещества. К
    природным ионитам относятся цеолиты, глинистые минералы,
    ископаемые угли и др.
    Синтетическими ионитами являются плавленые цеолиты и молекулярные сита (цеолиты с правильной структурой),
    ионообменные смолы, активированные минералы и органические вещества и др

    3 8 Иониты практически нерастворимы вводе, а также в обычных растворителях и обладают подвижными ионами, способными обмениваться на эквивалентное количество ионов (с зарядом того же знака) из раствора электролита, с которым поглотитель взаимодействует.
    Иониты, содержащие кислые активные группы и обменивающиеся с раствором электролита подвижными анионами, называются анионитами, а иониты, содержащие основные активные группы и обменивающиеся подвижными катионами, – катионитами.
    Существуют также амфотерные иониты, способные к катионному и анионному обмену одновременно.
    Типичные реакции анионного обмена. Реакция анионного обмена + Na
    2
    SO
    4
    ? R
    2
    SO
    4
    + где R – молекула ионита, связанная с подвижным ионом. Здесь анионит отдает в раствор ионы хлора Cl

    , следовательно, анионит находится в форме. Реакция катионного обмена + CaCl
    2
    ? CaR
    2
    + Здесь катионит R отдает в раствор ионы натрия Na+, следовательно,
    катионит находится в Na-форме.
    В обоих уравнениях выделены формулы веществ, составляющих твердую фазу.
    Механизм ионного обмена обусловлен структурой и свойствами ионита. Так, например, иониты с кристаллической решеткой содержат в ее углах ионы, удерживаемые электростатическими силами. Под действием этих сил и происходит в основном ионный обмен. Свойства многих ионитов связаны сих способностью к набуханию вводных растворах. Набухание обычно сопровождается значительным повышением давления.
    Такие иониты, как глинистые минералы (бентониты),
    применяются в фармации как вспомогательные вещества в составе мягких лекарственных форм (мазей, линиментов, паст, кремов, в составе сухих мазевых основ (основа «талос»). Рекомендовано их применение в составе таблеток, гранул, различных эмульсионных систем для приема внутрь. Это позволило заменить традиционные ценные и дефицитные вспомогательные вещества (глицерин,
    ланолин, свиной жир, масло какао, крахмал, вазелин) глинистыми минералами с сохранением качества лекарств, приготовленных на их основе.
    Ионообменные смолы обладают большой обменной емкостью,
    избирательностью к отдельным ионам, химической и механической прочностью. Поэтому они являются наиболее распространенными ионитами, практически вытеснившими в промышленных условиях иониты других типов.
    Изменением состава активных групп при синтезе ионообменных смол можно получить иониты с разнообразными свойствами

    3 8 В фармацевтическом производстве используют сильнокислотные сульфокатиониты КУ, КУ, пористый КУ в Н-форме и сильноосновные аниониты АВ-171 и АВ-17 в ОН-форме для получения деминерализованной воды. Деминерализованная вода используется для мойки стеклодрота, ампул, вспомогательных материалов и для питания паровых котлов. Процесс адсорбции. Материальный баланс процесса адсорбции
    Адсорбция может осуществляться периодически и непрерывно.
    При осуществлении адсорбции периодическим способом в аппарат загружают определенное количество адсорбента и через его слой пропускают носитель с поглощаемым веществом (адсорбтивом). По указанной схеме работают при очистке окрашенных инъекционных растворов (глюкозы и др.).
    При осуществлении адсорбции непрерывным способом адсорбент перемещается в противоположном направлении движению носителя
    (рис. 17.1) и тогда материальный баланс выразится уравнением (общим для всех процессов массопередачи и образующий с осью абсцисс угол, тангенс которого равен Рис. 17.1. Схема процесса противоточной адсорбции
    В данном случае следует написать кн н – y к, (где L – масса адсорбента, кг/с;
    G
    – масса носителя, кг/с;
    y н, y к – содержание адсорбтива в носителе дои после адсорбции, % мас.;
    x кн содержание адсорбтива в адсорбенте дои после адсорбции, %мас.
    Из уравнения 17.1 можно написать x
    y y
    G
    L
    ?
    ?
    =
    . (По указанному уравнению можно построить рабочую линию процесса в координатах x –
    – y

    . Для этого проводят преобразования, как в уравнениях (15.4) и (15.5). Тогда получим ?
    +
    =
    ?
    ?
    x
    G
    L
    y x
    G
    L
    y
    . (17.2а)
    Уравнение (а) представляет собой уравнение рабочей линии, которая является прямой, отсекающей на оси ординат отрезок

    3 8 Для периодической адсорбции материальный баланс можно записать также уравнением (17.1), но значения величин, вошедших в это уравнение, будут другими – масса адсорбента, кг – масса носителя, прошедшего за период адсорбции, кг кн конечное и начальное содержание адсорбтива в адсорбенте, %мас.;
    y н – содержание адсорбтива в носителе, % мас.;
    y к – среднее содержание адсорбтива в носителе после адсорбции мас.
    17.3.2. Движущая сила адсорбции
    Движущей силой адсорбции называется разность между концентрациями адсорбтива в газовой смеси ив газовой фазе,
    находящейся в равновесии с адсорбентом.
    Разность концентраций адсорбтива или движущая сила процесса адсорбции = y – y*, (где y – концентрация адсорбтива в газовой фазе, кг/м
    3
    y
    * – равновесная концентрация адсорбтива в газовой фазе, кг/м
    3
    При абсорбции равновесная концентрация адсорбтива выражалась уравнением Генри при адсорбции она описывается уравнением Фрейндлиха, имеющим следующий вид y
    K
    x
    1
    *
    )
    (
    =
    , (где x – концентрация адсорбтива в поглотителе, кг/кг;
    y
    * – концентрация поглощаемого компонента в газовой фазе над поглотителем при достижении равновесия, кг/кг;
    К
    , n – константы при заданной температуре.
    Концентрация адсорбтива в газовой фазе прямо пропорциональна его парциальному давлению Р. Отсюда уравнение (17.4) можно записать в следующем виде 1
    =
    . (Решим уравнение (17.4) в отношении y
    *
    :
    n n
    n x
    K
    K
    x y
    2
    *
    =
    =
    . (При n = 1 указанное уравнение преобразуется в уравнение
    Генри. Согласно уравнению (17.6) линия равновесия адсорбции имеет вид параболы и может быть представлена графически.
    Зависимость (17.6) соответствует определенной температуре и изображается кривой, которая носит название изотермы адсорбции.
    На рис. 17.2 приведены изотермы адсорбции при 20 о
    С при использовании активированного угля для адсорбции этилового эфира, этанола и бензола. В случае, если адсорбция происходит в аппарате непрерывного действия, то рабочую линию можно построить по уравнению (а) точно также, как ив случае абсорбции (см. рис. 16.17).

    3 8 5
    y,
    ??/?
    ?
    ?

    , ??/??
    1 3
    2 0,1 0,2 0,3 0,1 0,2
    щаемое к моменту достижения равновесия объемной или массовой единицей адсорбента при заданной температуре и определенной концентрации адсорбтива в носителе.
    Динамическая активность выражается количеством адсорбтива, поглощенного единицей объема (или единицей массы)
    адсорбента при прохождении через него газа или жидкости,
    содержащих адсорбтив до начала проскока. Под проскоком понимают проход адсорбтива через слой адсорбента без задержки.
    Проскоки появляются через некоторое время работы адсорбента,
    когда поверхность его в какой-то мере насыщена адсорбтивом.
    Активность адсорбента зависит от температуры носителя и концентрации адсорбтива в нем.
    Активность динамическая всегда меньше статической. Поэтому расход адсорбента необходимо определять по его динамической активности.
    Рис. 17.2. Изотермы адсорбции – этиловый эфир 2 – этиловый спирт 3 – бензол
    Для адсорбции построение выполнено на рис. 17.3, по которому можно определить число теоретических ступеней изменения концентрации.
    Движущая сила процесса адсорбции может быть представлена отрезками вертикали (1–2, 3–
    4 и т.д.), лежащими между линией равновесия и рабочей линией.
    При поглощении твердым адсорбентом какого-либо компонента из жидкой смеси вопрос о движущей силе может быть рассмотрен аналогично. К случаю адсорбции относится, например,
    поглощение окрашенных соединений из растворов глюкозы (это имеет место в производстве растворов для инъекций. В
    указанном примере адсорбтивом будут окрашенные соединения. Активность адсорбента
    Для характеристики адсорбента, как уже было отмечено,
    используют понятие его активности. Различают активность статическую и динамическую.
    Статическая активность это количество адсорбтива, погло-
    Рис. 17.3. Определение числа ступеней изменения концентрации для процесса адсорбции

    3 8 6 17.3.4. Скорость адсорбции
    Характер протекания процесса адсорбции во времени зависит от состояния слоя адсорбента, те. оттого, является ли он неподвижным или движущимся.
    Периодические процессы адсорбции характеризуются специфическими особенностями, которые связаны с неподвижным слоем адсорбента.
    Так, неподвижный слой адсорбента постепенно насыщается адсорбтивом и во времени толщина насыщенного слоя увеличивается. Такая толщина насыщенного слоя адсорбента при которой концентрация адсорбтива в потоке изменяется от начальной до нулевой (точнее до концентрации, соответствующей началу проскока, называется работающим слоем или зоной массопередачи
    Для определения времени работы защитного слоя
    ?
    пр
    ,
    перемещающегося с постоянной скоростью u, предложено эмпирическое уравнение 0
    ??
    ?
    ?
    =
    ?
    ?
    =
    ?
    u l
    Kl
    , (где u
    K
    1
    = – коэффициент защитного действия слоя, см – потеря времени защитного слоя, обусловленная тем, что формирование фронта происходит не мгновенно.
    Зависимость времени адсорбции
    ? от длины слоя l (рис. имеет два периода период формирования выражается плавной кривой, которая затем во втором периоде переходит впрямую линию uSC
    C
    S
    u w
    =
    ?
    ?
    0
    , (где
    *
    K
    C – концентрация адсорбтива в слое адсорбента, равновесная с начальной объемной концентрацией C
    0
    адсорбтива в потоке;
    Величины К и
    ?
    0
    , входящие в уравнение 17.7, могут быть определены из графика на рис. построенного по опытным данным.
    Тангенс угла наклона прямолинейной части кривой на этом рисунке tg
    ? = K, те. равен коэффициенту защитного действия слоя, а отрезок, отсекаемый продолжением прямой на оси ординат, соответствует величине
    ?
    0
    – потере времени защитного действия слоя.
    Скорость u может быть также определена из уравнения материального баланса:
    Рис. 17.4. Зависимость продолжительности адсорбции от высоты слоя адсорбента

    3 8 7
    ? – порозность слоя адсорбента (
    V
    V
    V
    0
    ?
    =
    ?
    – порозность или свободный объем, V – общий объем, занимаемый адсорбентом V
    0
    объем, занимаемый частицами, образующими слой).
    Из уравнения (17.8) скорость перемещения зоны массопередачи u
    +
    ?
    =
    +
    ?
    ?
    =
    0 0
    0 0
    0
    , (где w
    0
    = w u
    ? – фиктивная скорость потока. Массопередача при адсорбции
    Принимают, что в практически работающем слое адсорбента происходит поглощение адсорбтива от начальной, равной до близкой к нулевой концентрации, составляющей 0,05y
    0
    (
    ?
    пр
    ).
    Количество вещества М, поглощаемого в зоне массопередачи,
    равно:
    М
    = l
    0
    S
    (0,95y
    0
    – 0,05y
    0
    ) = 0,9l
    0
    Sy
    0
    . (Адсорбция относится к процессам массообмена, протекающим с участием твердой фазы, и следует одинаковым сними общим закономерностям. Поэтому количество вещества М, переносимого из отдающей фазы (парогазовой или жидкой) в принимающую
    (твердую фазу) может быть определено с помощью общего уравнения массопередачи (15.25):
    M = К F
    ?y ср
    Учитывая, что поверхность контакта фаз в данном случае не поддается определению, следует воспользоваться уравнением массопередачи, выраженным через объем V
    0
    = Sl
    0
    зоны массопередачи (15.32):
    ?
    ??
    0
    ?
    ??
    0
    ?
    ?
    =
    ?
    ?
    =
    y
    Sl
    K
    y
    V
    K
    M
    v y
    v y
    , где S – площадь поперечного сечения зоны поглотителя y
    K – объемный коэффициент массопередачи – длина слоя поглотителя в зоне массопередачи;
    ?
    м
    – время прохождения фронта адсорбции по зоне массопередачи ср
    – средняя движущая сила массопередачи, определяемая в соответствии с общим выражением (15.39):
    y y
    y n
    y y
    y dy y
    y y
    0 0
    95
    ,
    0 05
    ,
    0
    *
    0 0
    ??
    9
    ,
    0 05
    ,
    0 95
    ,
    0 0
    0
    =
    ?
    ?
    =
    ?
    ?
    , (где n
    0y
    – общее число единиц переноса по парогазовой (жидкой)
    фазе, определяемое методами, приведенными в гл, уравнение
    (15.44).
    Подставив выражение (17.12) в уравнение (17.11) и приравняв уравнения (17.10) и (17.11), а также учитывая, что
    ?
    0
    ?
    = l u
    , после сокращений получим v
    y n
    l
    K
    u
    0 0
    =
    , (17.13)

    3 8 где u – скорость прохождения фронта адсорбции по зоне массопередачи. Из уравнения (17.13) необходимая длина зоны массопередачи такая y
    y
    K
    un l
    0 0
    =
    . (Объемный коэффициент массопередачи для парогазовой
    (жидкой) фазы определяют по уравнению (15.27):
    v x
    v y
    v y
    m
    K
    ?
    +
    ?
    = 1 1
    . (Здесь v
    y
    ?
    и v
    x
    ? – объемные коэффициенты массопередачи в парогазовой (жидкой) и твердой фазах соответственно – средний тангенс угла наклона линии равновесия.
    Адсорбция относится к таким процессам массопередачи, для которых диффузионное сопротивление самого адсорбента v
    x пренебрежительно мало по сравнению с диффузионным сопротивлением в отдающей парогазовой (жидкой) фазе. Поэтому величиной v
    x m
    ?
    можно пренебречь, и тогда можно записать по уравнению (15.30):
    v y
    v y
    K
    ?
    ? . (Для определения v
    y
    ?
    , на величину которого влияет гидродинамический режим движения потока газа (жидкости),
    могут быть использованы следующие расчетные уравнения:
    при Re = ч )
    33
    ,
    0 47
    ,
    0
    ?
    r
    P
    Re
    725
    ,
    0
    u
    N
    ?
    =
    ?
    , (при Re > 30
    ( )
    33
    ,
    0 64
    ,
    0
    ?
    r
    P
    Re
    395
    ,
    0
    u
    N
    ?
    =
    ?
    , (где y
    v y
    D
    d
    2
    ?
    u
    N
    ?
    ?
    =
    ?
    диффузионный критерий Нуссельта, выраженный через объемный коэффициент массоотдачи;
    y a
    w
    ?
    =
    0
    ?
    4
    Re
    – критерий Рейнольдса для зернистого слоя y
    D
    ?
    =
    ?r
    P
    – диффузионный критерий Прандтля;
    a d
    ?
    =
    4
    ?
    – эквивалентный диаметр каналов зернистого слоя – свободный объем или порозность; V – общий объем,
    занимаемый зернистым слоем V
    0
    – объем, занимаемый частицами,
    образующими слой a – удельная поверхность (м
    2

    3
    ),
    представляющая собой поверхность частиц материала, находящихся в единице объема, занятого слоем – коэффициент диффузии в газовой (жидкой) фазе – кинематическая вязкость потока

    3 8 9
    w
    0
    – фиктивная скорость потока газовой (жидкой) фазы,
    выражаемая отношением w
    0
    = w
    ?, где w – действительная скорость газа.
    Значения коэффициентов диффузии для некоторых газов и паров в воздухе при Т = 273 К и Р = 1 бар приведены в табл. Таблица 17.1

    1   ...   16   17   18   19   20   21   22   23   ...   32


    написать администратору сайта