- •1 Массопередача, Массообменные процессы. Движущая сила диффузионных процессов. Понятие о расчетах массообменных аппаратов
- •2 Понятие о ступени изменении концентрации. Схема процесса массообмена на тарелке
- •3 Процесс конденсации. Материальный баланс процесса однократной и фракционарованной конденсации
- •4 Процесс ректификации, схема, материальный и тепловой баланса
- •5 Понятие о процессе абсорбции. Схема и материальных потоков в абсорбере. Материальный и тепловой баланс абсорбера
- •6 Понятие о процессе десорбции. Схема материальных потоков в десорбере. Тепловой баланс десорбера
- •7 Конструкция абсорбера и десорбера
- •8 Конструкция тарелок: колпачковых, клапанных и балластных, ситчатых пятислойных щелевых, решетчатых, трубчатых
- •10 Компрессорный способ переработки газа
- •11 Абсорбционный способ переработки газа. Масло абсорбционные газобензиновые установки
- •12 Расчет процесса абсорбции с предварительным насыщением тощего абсорбента и отбензиниванием сырого газа
- •13 Абсорбционная система с рециркуляцией газов десорбции
- •14 Установка двухступенчатой абсорбции
- •15 Принципиальная технологическая схема многоступенчатой абсорбции
- •18 Технологические схемы переработки газа методом низкотемпературной конденсации. Краткая классификация схем нтк.
- •26 Принципиальная схема промысловой установки нтк с турбодетандером для переработки пр.Газа
- •32 Переработка газа методом низкотемпературной ректификации. Схема ректификационно – отпарной колонны. Схема – конденсационно – отпарной колонны.
- •33 Схема нтр с двумя вводами. Схема нтр с турбодетандером
2 Понятие о ступени изменении концентрации. Схема процесса массообмена на тарелке
Под ступенью изменения концентрации понимаем такое изменение концентрации в определенном элементе (высоте или объеме) аппарата, при котором концентрация компонента на выходе из него у2 становится равной равновесной концентрации на входе в него ур1. Число ступеней равновесной концентрации при переработке бинарных смесей сравнительно просто определяется графическим путем на диаграмме у-х, на которой наносится рабочая линия (линия рабочих концентраций) процесса и кривая равновесия (рисунок 3). Проводя из точки а, соответствующей конечной концентрации компонента, горизонтали и вертикали между кривой равновесия и рабочей линией до точки в, отвечающей начальной концентрации компонента, получаем ломаную линию, число ступеней которой и будет числом ступеней изменений концентраций Nc.
Рисунок 3 – Определение числа ступеней изменения концентраций
Схема процесса массообмена на тарелке аппарата
Процессы абсорбции и ректификации осуществляются в тарельчатых и реже – в насадочных аппаратах. Рассмотрим схему процесса массообменана на тарелке со сливным устройством (рисунок 4). Жидкость, поступая на тарелку (n) с концентрацией хn+1, изменяет на тарелке концентрацию до хn и стекает на нижележащую тарелку. Соответственно концентрация в газе изменяется от уn-1 до уn.
Рисунок 4 – Схема процесса массообмена на тарелке
Количество вещества, переходящего на рассматриваемой тарелке (n) из одной фазы в другую, через концентрацию в жидкой фазе равно (26)
или через концентрацию в газовой фазе (27)
где L и V – соответственно секундный расход жидкости и газа:
Δхm и Δуm - средняя движущая сила процесса.
Поверхность фазового контакта (28)
где а – удельная поверхность фазового контакта, [м2 /м3].
Vт – объем жидкости на тарелке, м3.
Тогда число единиц переноса для одной тарелки из уравнений (26) и (27) равно: (29)
(30)
В зависимости от конструкции тарелки наблюдается та или иная закономерность изменения концентрации жидкости и концентрации газа по сечению тарелки. Для определения движущей силы процесса примем следующие допущения:
в пределах одной тарелки концентрация вещества в газовой фазе над жидкостью принимается постоянной и равной среднему значению ее на выходе с тарелки (уn);
в пределах одной тарелки концентрация жидкости изменяется прямолинейно.
По концентрации уn определяем равновесную концентрацию жидкости х nр.,от которой и отсчитываем движущую силу процесса на тарелке: на входе (31)
на выходе (32)
Средняя движущая сила процесса (33)
Подставляя это значение в равенство (29), получим (34)
и после потенцирования (35)
Так как каждой концентрации в жидкости соответствует равновесная концентрация в газе, то при выражении через концентрации газовой фазы имеем (36)
Ухудшение массообмена в тарельчатых колоннах вызывается также явлением уноса - увлечением газовым потоком жидкости с расположенных ниже тарелок на верхние.
До сих пор число тарелок в колоннах Nт (абсорбционных и ректификационных) определяют делением числа ступений изменения концентраций (Nс) на КПД тарелки: (37)
Очевидно, величина ηт, как и Су и mут, зависят от расхода жидкости, скорости газа, физических свойств, а также от конструкции