Влияние химической реакции на массоперенос при абсорбции

• Автор: Рощин, Борис Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 215 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВШЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1. Конвективная диффузия при турбулентном течении жидкости.

2. Модели теории хемосорбции.

3. Приложение теории диффузионного пограничного слоя к задачам хемосорбции.

4. Механизм взаимодействия диоксида углерода с моноэтаноламином МЭА в воде.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХМОСОРБЦИИ

1. Методика определения распределения вещества при диффузии с химической реакцией.

2. Растворимость метиленового голубого МГ

в водных растворах хлорида натрия.
3. Коэффициенты диффузии МГ, нейтрального красного НК и перманганата калия в воде по методу измерения малых перемещений.
4. Гомогенная кинетика восстановления аскорбиновой кислотой АК.
5. Методика цроведения промышленных испытаний хемосорбционных колонн очистки газовых смесей от С0.
ГЛАВА III. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ХШОСОРБЦИИ
I. Граничные условия, учитывающие протекание химической реакции на поверхности
раздела фаз.
2. Влияние на скорость абсорбции химической реакции, протекающей на поверхности раздела фаз.
3. Взаимная диффузия двух компонентов,вступающих в химическую реакцию.
4. Моделирование цроцесса абсорбции,осложненного химической реакцией в жидкой фазе.
ГЛАВА ЗУ. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ПОГЛОЩЕНИЯ С ВОДНЫМ РАСТВО
РОМ МЭА.
1. Взаимодействие С с МЭА в кинетической области, равновесие системы.
2. Поглощение С элементарным объемом МЭА раствора.
3. Абсорбция С раствором МЭА в барботажном аппарате.
Гидравлический расчет.
Массообменный расчет.
4. Анализ работы промышленных абсорберов МЭА очистки агрегатов получения аммиака.
5. Оптимизация процесса очистки газовых смесей от С растворами МЭА.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


При этом условии задача сводится к рассмотрению кинетики массопереноса на начальном участке, для которого влияние турбулентных пульсаций еще не существенно. Сопоставление теории в рамках модели кратковременного контакта фаз с экспериментом выполнено в работах /7, /. Для систем,не подверженных межфазовой турбулентности/расчетный коэффициент ускорения согласуется с коэффициентом ускорения, найденным экспериментально в пределах изменения параметров Р от 0, до 0 и ^ от 0, до 6,7 с точностью + $. I, /. Re<, распространил решение модели кратковременного контакта фаз при описании абсорбции СО^ растворами МЭА на условия развитой турбулентности. Хорошее совпадение // расчетных результатов с данными обследования промышленных аппаратов обуславливает использование уравнений (1-6), (1-7) при описании хемосорбции в турбулентных потоках. Видимо, продольную составляющую скорости в этом случае следует понимать как сумму истинной скорости потока и некоторой добавки, компенсирующей поток вещества турбулентным переносом. По модели Данквертса вводится понятие вероятности смены каждого элемента жидкости новым элементом, принесенным турбулентными пульсациями. S - доля поверхности обновления в единицу времени. При ? Известны и другие /-/ модельные построения процесса абсорбции в рамках теории обновления. В пленочно-пенетрационной модели Тура и Марчелло // при решении уравнений (1-6), (1-7) в в граничных условиях задавалась концентрация компонента А на некотором конечном расстоянии Л . Полученное при этом решение при малых значениях Л переходило в формулу пленочной модели, цри в формулу модели обновления. По модели Рукенштейна /, / каждый участок жидкости участвует в процессе массообмена при движении вдоль поверхности раздела фаз на расстоянии . М, § - вязкость и плотность жидкости. Харриот // наряду со спектром времени пребывания жидких элементов на поверхности раздела фаз рассматривает и спектр расстояний, на которые турбулентные пульсации могут подходить к этой поверхности раздела. Вид распределения спектра'расстояний Харриот принимает произвольно. А(^}Т) не ищется. В в ^ =0 определяется из (1-7), считая Такой подход к вопросу может быть в определенной степени, оправдан, когда процесс хемосорбции протекает только в тонком слое толщиной 3* 9 для которого влиянием турбулентных пульсаций можно пренебречь. Этот случай соответствует режиму "быстрой” реакции, когда эквивалентное время диффузии много больше времени реакции. Если же имеет место интенсивная гидродинамика или медленная химическая кинетика, возникает положение, при котором химическая реакция протекает не только в области толщиной 5" , но и проникает в ядро потока жидкости. Если химические реакции протекают и в основной массе жидкости, то при решении уравнений (1-6), (1-7) необходимо формулировать условия на внешней границе слоя , а не относить их на бесконечность как это делается в большинстве работ. В общем случае необходимо знать распределение вещества в слое 8* , что дозволит учитывать вклад химических превращений, протекающих в области т. Для двухкомпонентной хеносородаи характер распределения концентрации в диффузионном слое важен также и при оцределении влияния параллельно цротекающей химической реакции /5/. Оставаясь в рамках модели кратковременного контакта фаз, определение вида функции М^т) явится важным этапом в описании хемосорбционных процессов. Такой вывод следует из того, что применение результатов модели к процессам, в которых химические реакции существенны во всем объеме жидкости,требует количественной оценки: во-первых,диффузионного потока в окрестности и, во-вторых,концентрации реагентов в ядре потока жидкости. В заключение отметим, что наиболее полный критический обзор моделей хемосорбции выполнен Розеном, Кадером и Крыловым /I/. Приложение теории диффузионного пограничного слоя к задачам хемосорбции. Принципиально иной подход установления зависимости массопе-реноса от гидродинамики потока жидкости дает теория диффузионного пограничного слоя, основанная на прямом анализе системы дифференциальных уравнений, описывающих конвективный массопе-ренос.