22. Гетерогенный процесс г-ж. Режимы и пути интенсификации процесса

К таким процессам относятся абсорбция и десорбция газов, испарение жидкостей, перегонка жидкостей, пиролиз жидкостей с испарением продуктов пиролиза, ассоциация газовых молекул с образованием жидкостей, полимеризация в газовой фазе с образованием жидких полимеров и т.п.

Испарение растворителя из растворов в химической технологии называют выпаркой. Выпарке или концентрированию подвергают раствор, состоящий из летучего растворителя и нелетучего растворенного вещества, чтобы повысить концентрацию раствора.

Конденсация – процесс обратный испарению; это переход пара или газа в жидкость при охлаждении или сжатии газа. Конденсацию газовых компонентов из газовой смеси при умеренном или глубоком охлаждении в технологии называют сжижением газов. Процессы конденсации паров и газов применяют при химической переработке твердого топлива, в производстве фосфора, спиртов, аммиака и т.п.

Перегонка жидких смесей – дистилляция и ректификация более сложные процессы и представляют собой различные сочетания испарения с конденсацией.

Методы интенсификации процессов абсорбции и десорбции зависят в частности от того, в какой области, диффузионной или кинетической, идет процесс.

Если абсорбция идет в кинетической области, т.е. сопровождается химическими реакциями, скорость которых меньше скорости диффузии, то основными методами интенсификации являются: повышение температуры, концентрации реагентов, давления, а также и применение катализаторов.

Для ускорения абсорбционных процессов, идущих в диффузионной и переходной областях основными методами интенсификации является: 1) максимальное развитие поверхности контакта 2) турбулизация и интенсивное перемешивание потоков жидкости и газа для увеличения коэффициента массопередачи 3) повышение начальной концентрации поглощаемого компонента в газе или увеличение общего давления.

23. СКОРОСТЬ ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ. КОЭФФИЦИЕНТ СКОРОСТИ, ПОВЕРХНОСТЬ КОНТАКТА ФАЗ, ДВИЖУЩАЯ СИЛА. ПУТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ГЕТЕРОГЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И ИХ СИСТЕМНЫЕ ОГРАНИЧЕНИЯ.

Гетерогенные химико-технологические процессы основаны на реакциях между реагентами, находящимися в разных фазах. Химические реакции являются одной из стадией гетерогенного процесса и протекают после перемещения реагентов к поверхности раздела фаз, а в ряде случаев через межфазную поверхность.

В общем случае скорость гетерогенного процесса при неполном перемешивании выражается уравнением: u=KFΔC где ΔC- движущая сила, F- поверхность контакта фаз, K – коэффициент скорости. Следовательно для увеличения скорости гетерогенного процесса необходимо увеличивать её составляющие.

Увеличение движущей силы достигается улучшением физико-химических условий его проведения, т.е. повышением концентрации реагирующих веществ, проведением опыта при оптимальных температуре и давлении.

Увеличение межфазной поверхности достигается совершенствованием конструкции реакционных аппаратов, а также изменением гидродинамических условий процесса.

Увеличение коэффициента скорости для процессов в диффузионной области достигается главным образом повышением турбулентности взаимодействующих фаз, в результате которого происходит уменьшение диффузионного сопротивления и непрерывное обновление межфазной поверхности. Для увеличения K в кинетической области необходимо повысить температуру до оптимального значения и применять катализаторы.

Лимитирующую стадию гетерогенного процесса можно определить опытным путем, изучая влияние различных факторов технологического режима на общую скорость процесса. Так, например, если суммарная скорость процесса возрастает с повышением температуры, то определяющей стадией является химическая реакция. Если же суммарная скорость процесса возрастает с увеличением скоростей потоков реагирующих фаз или с развитием межфазной поверхности, то определяющей стадией является массообмен между фазами и процесс идет в диффузионной области, причем скорости потоков влияют только во внешнедиффузионной области.