5.2. Массообменные процессы

Абсорбция (от лат. аbsоrbeo – поглощаю) – процесс избирательного поглощение (извлечение) веществ из газовых смесей всем объемом абсорбента. А. – один из процессов растворения газа в жидком растворителе; величина абсорбции определяется растворимостью газа, а скорость – разностью его концентраций в газовой смеси и жидкости.

Абсорбенты – жидкости, способные поглощать вещества из газовых смесей. Каждый А. (например, вода, метанол, жидкий азот, водные растворы карбонатов металлов, щелочей и кислот) способен поглощать лишь определенные вещества, что позволяет использовать их для разделения или очистки газовых смесей (например, для извлечения целевых компонентов из природного или попутного нефтяного газов, а также газов крекинга и пиролиза, для очистки синтез-газа от СО₂).

Адсорбаты – вещества поглощаемые поверхностью тел при адсорбции.

Адсорбенты (от лат. аd – на, при и sorbеntis – поглощающий) – синтетические и природные тела, с высокоразвитой поверхностью, на которой происходит адсорбция. В качестве твердых А. используют активированный уголь, силикагель, алюмогель, тонкодисперсные глины, в качестве жидких – воду, органические жидкости.

Возгонка (сублимации) – непосредственный переход в-ва при нагревании из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу.

Десорбция – процесс выделения поглощенного компонента из раствора.

Диффузия – распространение в-ва в к.-л. среде в направлении убывания его концентрации, обусловленное тепловым движением ионов, атомов, молекул, а также более крупных частиц.

Испарение – переход вещества из жидкого состояния в газообразное (пар). Процесс испарение твердого тела называют сублимацией. Обычно под испарением понимают парообразование, происходящее на свободной поверхности при температуре ниже точки кипения жидкости при данном давлении.

Конденсация – процесс образования хим. связей, сопровождающийся выделением энергии, уплотнением и переходом в-ва в более устойчивое состояние.

Конденсация (от позднелат. Condensatio – уплотнение, сгущение) – переход в-ва вследствие его охлаждения или сжатия из газообразного состояния в конденсированное (жидкое или твёрдое). К. пара возможна только при темп-рах ниже критической для данного в-ва (см. Критическое состояние). К., как и обратный ей процесс – испарение, относится к фазовым переходам I рода.

Массообменные процессы – процессы, к-рые характеризуются переносом вещества из одной фазы состояния в другую или из области с высокой концентрацией вещества в область с низкой концентрацией вещества. К таким процессам относят испарение, конденсацию, сушку, возгонку, абсорбцию, адсорбцию, десорбцию, перегонку, кристаллизацию, растворение и др.

В общем случае, механизм М.п. включает три стадии: - перенос вещества внутри одной фазы (диффузионный процесс); - перенос вещества через границу (раздела) фаз (диффузионный и конвективный процессы); - перенос вещества внутри второй фазы (конвективный процесс).

Массоотдача – процесс переноса вещества из фазы к границе раздела фаз или в обратном направлении, т.е. в пределах одной из фаз.

Массопередача – сложный процесс, включающий перенос вещества (массы) в пределах одной фазы, перенос через поверхность раздела фаз и его перенос в пределах одной фазы.

Обезвоживание – процесс удаления воды, содержащейся в материале в свободном, несвязанном состоянии. В зависимости от влажности материала, его плотности, крупности твёрдых частиц и др. О. осуществляется сушкой, центрифугированием, фильтрацией и пр. О. широко применяется в технологии керамики (обезвоживание шликера), а также в горной, химической, пищевой пром-сти. Удаление воды из кристаллогидратов (дегидратация) также наз. О.

Парообразование – переход в-ва из конденсиров. фазы (жидкой или твёрдой) в газовую (фазовый переход I рода), для осуществлении к-рого в-ву необходимо подвести определённое кол-во теплоты. Различают след. виды П.: испарение (П. со свободной поверхности конденсиров. фазы, в случае тв. в-ва – сублимация) и кипение (П., характеризующееся возникновением пузырьков с насыщенным паром и ростом пузырьков в объёме жидкости).

Перегонка – разделение гомогенных жидких смесей путём взаимного обмена компонентами между жидкостью и паром, полученным испарением разделяемой жидкой смеси. П. относится к массообменным процессам.

Перекристаллизация – 1) из раствора – растворение кристаллического вещества в соответствующем растворителе, последующим выделение из раствора в виде кристаллов (например, твердения гипсового вяжущего); – 2) в твердом состоянии – изменение кристаллического строения вещества при нагреве (например, полиморфные превращения кварца) или осаждения.

Переноса явления – необратимые процессы пространственного переноса массы энергии, элктрического зараяда и др. в системах из большего числа частиц (молекул, атомов, ионов, электронов), возникающие при нарушении термодинамического равновесия, вызванного действием внешних сил (градиентов температуры, концентрации и др.). Например, диффузия – перенос массы, теплопроводность – перенос энергии и пр.).

Ректификация (позднелат. Rectificatio – выпрямление, исправление, от rectus – прямой, правильный и factio – делаю) – способ разделения жидких смесей , состоящих из нескольких компонентов. Р основана на многократном испарении жидкости и конденсации её паров или на однократном испарении смеси с последущей многоступенчатой конденсацией; осуществляется в ректификационных колоннах. Р. Применяют в хим. , нефтеперерабатывающей пром-сти и др.

Сорбéнты [от лат. sorbens (sorbentis) – поглощающий] – твёрдые вещества или жидкости, применяемые для поглощения газов, паров или растворённых веществ.

Сорбция (от лат. sorbeo – поглощаю) – поглощение газов, паров и растворённых веществ твёрдыми телами и жидкостями. Различают след. виды С.: абсорбцию, адсорбию, хемосорбцию, капиллярную конденсацию. Массообменный процесс применяется для очистки хим. продуктов, газов и пр.

Сухая перегонка – перегонка твёрдого топлива (каменного, бурого угля, дерева) нагреванием без доступа воздуха до температуры 500…550 ºС (полукоксование), а также до 950…1050 ºС (коксование); при этом образуются горючие газы, смола и обгащённый углеродом остаток (полукокс, кокс, древесный уголь). С.п. – массообменный процесс.

Сушка – процесс удаления влаги из твёрдых материалов, главным образом путём испарения. В этом процессе влага переходит из твёрдой фазы в газовую (паровую). Известно, что процесс диффузии влаги внутри материала при сушке зависит от характеристики структуры материала и воды, а также градиентов температуры, влажности и давления .

Сублимация (позднелат. Sublimatio – возвышение, вознесение, от лат. sublimo – высоко поднимаю, возношу) – то же, что возгонка. С. – массообменный процесс.

Сублимационная сушка – удаление влаги из материалов путём их замораживания и последующего перехода льда в пар при нагревании под разрежением. С.с. – массообменный процесс.

Хемосорбция – процесс поглощения вещества абсорбентом, сопровождающийся их химическим взаимодействием.