4.2.4. Массообменные процессы.

В технологии широко распространены процессы массопередачи, которые характеризуются перехо­дом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую.

Массопередача - сложный про­цесс, включающий перенос вещества (массы) в пределах одной фазы, через поверхность (границу) раздела фаз и в пределах другой фазы. Эта граница может быть подвижной (массопере­дача в системах «газ — жидкость», «пар — жидкость», «жид­кость — жидкость») либо неподвижной (массопередача с твер­дой фазой).

На практике используются следующие виды процессов массопередачи: абсорбция, перегонка, адсорбция, сушка, экстракция. Абсорбция — процесс поглощения газов или паров из газо­вых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсор­бентами). При физической абсорбции поглощаемый газ (абсорбтив) химически не взаимодействует с абсорбентом, абсорбция в большинстве случаев обратима. Выделение поглощенного газа из раствора - десорбция. В промышленности абсорбцию применяют для извлечения ценных компонентов из газовых смесей или очистки этих сме­сей от вредных веществ.

Перегонка жидкостей применяется для разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или более летучих компонентов. Это процесс, включающий частичное испарение разделяемой смеси и последующую конденсацию образующих­ся паров, осуществляемый однократно или многократно. Разделение перегонкой основано на различной летучести компонентов при одной и той же температуре. Различают два вида перегонки: простая перегонка (дистил­ляция) и ректификация.

Дистилляция - процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров. Ее ис­пользуют для предварительного грубого разделения жид­ких смесей, а также для очистки сложных смесей от примесей. Ректификация - процесс разделения однородных смесей жидкостей путем двухстороннего массо- и теплообмена между жидкой и паровой фазами, имеющими различную температуру и движущимися относительно друг друга.

Процессы перегонки широко применяются в химической промышленности, в производствах полимеров, полупроводников, в спиртовой промышлен­ности, в производстве лекарственных препаратов, в нефтепере­рабатывающей промышленности и т.д.

Адсорбция — процесс поглощения одного или нескольких компонентов из газовой смеси или раствора твердым вещес­твом — адсорбентом. Поглощенное вещество называют адсор-батом или адсорбтивом. Процессы адсорбции избирательны и обычно обратимы. Выделение поглощенных веществ из адсор­бента называют десорбцией. Адсорбция применяется при небольших концентрациях поглощаемого вещества, когда надо достичь почти полного его извлечения. Процессы применяются при очистке и осушке газов, очистке и осветлении раство­ров, разделении смесей газов или паров.

Различают физическую и химическую адсорбцию. Физическая обусловлена взаимным притяжением молекул адсорбата и адсорбента. При химической или хемосорбции, возникает химическое взаимодействие между молеку­лами поглощенного вещества и поверхностями молекулярного поглотителя.

Сушкой называют процесс удаления влаги из различных материалов. Пред­варительное удаление влаги осуществляется механическими способами (отстаиванием, отжимом, фильтрованием, центрифугированием), а более полное обезво­живание — тепловой сушкой. По способу подвода тепла раз­личают следующие виды сушки:

‑ конвективная — путем непосредственного соприкоснове­ния высушиваемого материала с сушильным агентом, в качес­тве которого обычно используют нагретый воздух или топочные газы в смеси с воздухом;

‑ контактная - путем передачи тепла от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку;

‑ радиационная - путем передачи тепла инфракрасными лучами;

‑ диэлектрическая - путем нагревания в поле токов высо­кой частоты;

‑ сублимационная - сушка, при которой влага находится в виде льда и переходит в пар, минуя жидкое состояние, в вакууме при температурах.

Экстракция — процесс извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твердых тел с помощью избира­тельных растворителей (экстрагентов). При взаимодействии исходной смеси с экстрагептом в нем хорошо растворяются только извлекаемые компоненты и почти не растворяются ос­тальные. Процессы экстракции в системах «жидкость—жидкость» применяются в химической, нефтеперерабаты­вающей, нефтехимической промышленности, для выделения продуктов синтеза, извле­чения и разделения редких и рассеянных элементов, очистки сточных вод и т.д.