Моделирование статики и динамики жидкофазной адсорбции на цеолитах

• Автор: Заиченко, Надежда Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 199 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Литературный обзор.

1.1 Статика и кинетика адсорбции

1.1.1 Адсорбционные силы. Типы адсорбции

1.1.2 Кинетическая кривая адсорбции.

1.1.3 Изотермы адсорбции. Теории адсорбции

1.1.4 Коэффициент диффузии

1.1.5 Энергия активации диффузионного процесса. Теплота адсорбции

1.1.6 Адсорбция из жидких сред

1.1.7 Коэффициент массопсредачи

1.2 Динамика адсорбции и десорбции. Моделирование кинетики и динамики процессов адсорбции. Оптимизация адсорбционных процессов
1.2.1 Динамика адсорбции.
1.2.2 Моделирование кинетики и динамики процессов адсорбции
1.2.3 Десорбция
1.2.4 Оптимизация адсорбционных процессов
1.3 Выводы по главе
Глава 2. Определение характеристик кинетики адсорбции ароматических углеводородов из нгептана цеолитами 1ЧаХ
2.1 Методика проведения экспериментов.
2.2 Экспериментальные данные и обсуждение результатов
2.3 Выводы по главе
Глава 3. Моделирование динамики адсорбции ароматических
углеводородов из гептана цеолитами ЫаХ.
3.1 Особенности разработки модели динамики сорбции
3.2 Оценка параметрической чувствительности модели динамики адсорбции
3.3 Выводы по главе
Глава 4. Оптимизация процессов жидкофазной адсорбции на цеолитах
4.1 Разработка модели оптимизации адсорбционной колонны
4.2 Выводы по главе
Выводы.
Список использованных источников


А после заполнения примерно одного статистического адсорбционного слоя дальнейший процесс сорбции теряет свою специфичность Далее сорбция может протекать по механизму полимолекулярной адсорбции или по механизму капиллярной конденсации. Ьо - константа при температуре Т0 = 3 К; Я - универсальная газовая постоянная, Дж/моль-К. Для определения теплот адсорбции авторы использовали разработанную ими методику, заключающуюся в следующем. Адсорбер с цеолитом заполняли исследуемым газом, герметично закрывали и термостатировали при определенной температуре (обычно при 'Го = 3 К). Затем проводили ступенчатые изменения температуры адсорбера с его термостатированием и фиксацией стабилизированного давления на каждой ступени. УС1 - объем слоя (л); ? Полученные результаты свидетельствовали о том, что изотерма адсорбции смеси кислорода и азота полностью определяется изотермами индивидуальных компонентов. Причем предельные величины адсорбции кислорода значительно больше, чем у азота. Этот факт объясняется авторами существованием в порах цеолитов двух типов активных центров: активные центры, на которых адсорбируются оба газа, и активные центры, не доступных для молекул азота. ЛИ. АНЛ. Однако в работе [8] не указано изменялось ли во время эксперимента соотношение компонентов в исходной смеси, а также будут ли получены сравнимые результаты при изменении соотношения азота и кислорода в исходной смеси. Другой наиболее распространенный механизм адсорбции - теория полимо-лскулярной адсорбции. Изотерма адсорбции полимолекулярной диффузии, представленная на рисунке 1. V типа. В мезопорах промышленных адсорбентов при высоких относительных давлениях пара фазовый переход происходит по механизму капиллярной конденсации [1,4], то есть появляется конденсированная фаза, состав которой равен составу жидкости, получающейся при обычной конденсации этого пара. Адсорбция паров в этом случае описывается й-образиыми изотермами, для которых характерно наличие петли гистерезиса. Явление гистерезиса, проявляющееся в несовпадении адсорбционной и десорбционной ветвей, возникает из-за различной формы мениска при заполнении и опорожнении пор [1,9]. Рисунок 1. В сорбентах, имеющих множество пор различных размеров, перенос вещества является сложным процессом. Поэтому при количественном описании процесса переноса вещества в реальных пористых телах их структура обычно представляется в виде той или иной упрощенной модели. Механизм переноса сорбируемого вещества может быть различным в зависимости от характера пористости сорбента и условий, в которых протекает сорбционный процесс. Однако скорость переноса адсорбата в поры адсорбента имеет одинаковую зависимость от градиента давления и формально может быть выражена уравнением диффузии с некоторым эффективным значением коэффициента диффузии. И - Кг2/я2т , , (1. К — коэффициент, зависящий от формулы гранул; г -время полуотработки адсорбционной емкости, т. Промышленные адсорбенты отличаются разнообразием пористой структуры, что определяет особенности переноса вещества в фануле в целом. В крупных порах, когда диаметр пор больше средней длины свободного пробега молекул адсорбтива, преимущественным видом переноса является нормальная (объемная) диффузия [1, 2]. Скорость нормальной диффузии определяется числом столкновений молекул адсорбтива друг с другом. Х. (1. Величины и и Я, а следовательно, и коэффициент диффузии возрастают при повышении температуры. Т3. При малом размере пор, когда длина свободного пробега молекул много больше радиуса пор, фактором, определяющим скорость диффузии, становится частота соударений со стенками пор. Такая диффузия называется молекулярной (кнудсеновской). При столкновении адсорбирующихся молекул с поверхностью они некоторый интервал времени фиксируются на активных центрах адсорбента и только после этого, благодаря тепловому движению, удаляются в газовую или жидкую фазу. D~T0S. Изучение зависимости эффективного коэффициента диффузии от температуры, давления и других параметров опыта позволяет составить представление о природе процесса переноса или о механизме сорбции. Трудностей в поддержании постоянства давления на концах образца и определении расхода газа можно избежать, применяя модифицированный метод определения коэффициента диффузии.