19. Сущность процесса адсорбции? Уравнение материального баланса процесса.
Адсорбция – избирательное поглощение газов, паров или растворенных в жидкости веществ поверхностью пористого твердого тела (адсорбентом). Разновидностью адсорбции является ионный обмен, основанный на способности некоторых твердых веществ (ионитов) обменивать свои подвижные ионы на ионы растворов электролитов.
Материальный баланс адсорбции
Процессы адсорбции проводят периодически или, если адсорбент движется через аппарат – непрерывно. Материальный баланс непрерывного процесса адсорбции выражается уравнением, общим для всех процессов массопередачи
где G – расход парогазовой фазы или раствора, (кг инертной части)/ч; L – расход адсорбента, (кг активной части)/ч; y – рабочие концентрации адсорбируемого вещества в парогазовой фазе или растворе, кг/(кг инертной части); x – рабочие концентрации адсорбируемого вещества в адсорбенте, кг/(кг адсорбента).
В пределах изменения концентраций от начальных до рабочих по распределяемому веществу в адсорбенте и в носителе уравнение материального баланса непрерывного процесса при физической адсорбции будет иметь вид
Для периодического процесса, концентрация поглощаемого вещества в адсорбенте изменяется во времени и пространстве. Тогда уравнение материального баланса принимает вид
где S – площадь поперечного сечения адсорбента, м2; Н – высота слоя адсорбента, м; ρн – насыпная плотность адсорбента, кг/м3.
20. Методика определения коэффициента массоотдачи.
и – коэффициенты массоотдачи соответственно в жидкой и газовой фазах.
Коэффициенты массоотдачи показывают, какое количество вещества переходит из объема фазы в ПКФ (или в обратном направлении) через единицу площади поверхности в единицу времени при движущей силе, равной единице.
Коэффициенты массоотдачи и определяют из критериального уравнения вида
21. Критериальное уравнение для расчета скорости газового потока в адсорбере с псевдоожиженным слоем адсорбента.
Скорость газового потока можно определить из соотношения
Re = wdэ/v.
Для режима устойчивого псевдоожижения зерен адсорбента
где
Тогда скорость газового потока w (м/с):
22. Суть процесса простой перегонки. Дайте определение процесса ректификации.
Разделение жидких однородных смесей (растворов), состоящих из двух или большего числа летучих компонентов, производится перегонкой или ректификацией.
Разделение путем перегонки основано на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси. Так, если смесь состоит из двух компонентов, то при испарении компонент с более низкой температурой кипения (низкокипящий компонент) переходит в пары, а компонент с более высокой температурой кипения (высококипящий компонент) остается в жидком состоянии. Полученные пары конденсируются, образуя дистиллят или ректификат, а неиспаренная жидкость называется остатком.
В результате перегонки низкокипящий компонент переходит в дистиллят, а высококипящий – в остаток. Такой процесс называется простой перегонкой. При этом не достигается полного разделения смеси. Оба компонента являются летучими, оба переходят в пары, но в разной степени. Поэтому образующиеся при перегонке пары не представляют собой чистого низкокипящего компонента.
Из-за большой летучести низкокипящий компонент испаряется в большей степени, чем высококипящий компонент. Т.о., в дистилляте содержание низкокипящего компонента выше, чем в исходной смеси, а в остатке наоборот: содержание низкокипящего компонента ниже, чем в исходной смеси.
Простую перегонку применяют для грубого разделения смесей или для предварительной очистки продуктов от нежелательных примесей.
Для достижения наиболее полного разделения компонентов применяют более сложный вид перегонки – ректификацию.
Ректификация заключается в многократном испарении исходной смеси и конденсации образующихся паров, в противоточном воздействии паров, образующихся при перегонке, с жидкостью, получаемой при конденсации паров.
Способ разделения смеси на компоненты путем ректификации является основным в спиртовом и ликеро-водочном производствах, в производстве эфирных масел, при переработке нефтепродуктов и др.