Характеристика процесса адсорбции
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
>3h (3.5.8)
Процесс адсорбции в неподвижном слое адсорбента является неустановившимся, поэтому определение времени защитного действия слоя адсорбента и изменения концентрации газа по высоте слоя представляет собой весьма сложную задачу.
Связь между концентрацией газовой смеси в любой момент времени и высотой слоя адсорбента выражается уравнением:
(3.5.9)
а между равновесной концентрацией в каждый данный момент времени и высотой слоя адсорбента уравнением
(3.5.10)
где С - содержание поглощаемого компонента в газовой фазе в любой момент времени ? на высоте слоя L в кгс/м3;
С0 - содержание поглощаемого компонента в газовой фазе при входе в адсорбер в кгс/м3;
Ссравн. - равновесная концентрация газовой фазы в кгс/м3;
J0(2ivxz) - функция Бесселя первого ряда и нулевого порядка.
x=KvL/wy (3.5.11)
z=Kv/A(?-L/wy) (3.5.12)
где Kv - коэффициент массопередачи в кгс/м3 час кгс/м3;
L - высота слоя адсорбента в м;
wy - скорость газовой фазы, отнесенная к общему поперечному сечению слоя адсорбента, в кгс/м3;
А - константа из уравнения изотермы. Допуская линейную зависимость между концентрацией газа и поглощенным количеством вещества, числовое значение А можно найти из уравнения ?=АС'равн.;
? - длительность процесса адсорбции в сек.
i=v-1 (3.5.13)
Значения C/C0 и С'равн/ С0, вычисленные согласно формулам, по значениям x и z, даны в виде кривых на рис. 3.5.1.
Продолжительность адсорбции при заданной толщине слоя адсорбента и начальной концентрации газа определяется в зависимости от того, к какому участку кривой изотермы адсорбции относятся заданные концентрации газовой смеси.
Для первой области изотермы адсорбции зависимость между ? и Срав - приближенно может быть признана линейной, т. е. можно допустить, что в этой области изотерма приблизительно отвечает закону Генри:
?=ГСрав (3.5.14)
где Г - безразмерный коэффициент, равный отношению ?0/ ?0:
?0 - количество поглощенного вещества, равновесное с концентрацией вещества в газовом потоке.
В этом случае длительность адсорбции определяется из уравнения:
(3.5.15)
где (3.5.16)
Функция Крампа Ф(z) представляет собой выражение:
(3.5.17)
где С - содержание поглощаемого вещества в газовой фазе при выходе из адсорбера в кгс/м3.
Числовые значения функции Крампа в зависимости от величины z, находят по таблицам.
Рис. 3.5.1 - Зависимость отношений С/С0 и Сравн/С0 от значений х и z (на
кривых указанна величина х)
Во в торой области изотермы адсорбции зависимость между ? и Сравн - выражается кривой, выпуклой по отношению к оси абiисс. В этом случае приближенно длительность адсорбции определяется по уравнению
(3.5.18)
Здесь (3.5.19)
где С'рави. - содержание вещества в газовой фазе, равновесное с количеством вещества, равным половине ??, в кгс/м3 (?? - количество вещества, максимально поглощаемое при данной температуре, в кгс/м3).
В третьей области изотермы адсорбции величина поглощаемого адсорбентом вещества достигает предела и остается постоянной и не зависящей от содержания поглощаемого вещества в газовой фазе. В этом случае длительность адсорбции определяется по уравнению
(3.5.20)
3.6 Раiет адсорберов непрерывного действия
Процесс адсорбции в аппаратах непрерывного действия является установившимся и к нему применимы общие уравнения массопередачи.
Если концентрации поглощаемого вещества находятся в пределах линейного участка кривой изотермы адсорбции, то можно воспользоваться уравнением массопередачи, которое для данного случая выражается так
(3.6.1)
где G - количество поглощаемого адсорбентом вещества в кгс/сек;
Kv - коэффициент массопередачи в кгс/м3*сек*кгс/м3;
fc - площадь поперечного сечения движущегося адсорбента в м3;
?Сср. - средняя разность концентрации.
Эта величина определяется из выражения:
(3.6.2)
где ?С1- большая разность концентрации на одном конце слоя;
?С2 - меньшая разность концентрации на другом конце слоя.
Если концентрация поглощаемого вещества находится в пределах криволинейного участка изотермы адсорбции, высота слоя адсорбции может быть найдена по уравнениям, которые для данного случая могут быть выражены так:
L=hm м (3.6.3)
где h=V2/Kvfc - высота слоя, соответствующая одной единице переноса
V2 - объем газовой смеси, протекающей через адсорбер, в м3/сек);
(3.6.4)
m - число единиц переноса, которое находят графическим путем.
Заключение
Адсорбционные явления чрезвычайно