Хемосорбция газовых примесей
При абсорбции, сопровождаемой химической реакцией в жидкой фазе, абсорбируемый компонент вступает в реакцию с поглотителем. Возрастает градиент концентраций около поверхности раздела, скорость поглощения увеличивается. Коэффициент ускорения зависит от скорости химической реакции и степени турбулизации жидкости. По мере протекания хемосорбции коэффициент массоотдачи в жидкой фазе уменьшается, что… Читать ещё >
Хемосорбция газовых примесей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
При абсорбции, сопровождаемой химической реакцией в жидкой фазе, абсорбируемый компонент вступает в реакцию с поглотителем. Возрастает градиент концентраций около поверхности раздела, скорость поглощения увеличивается.
Предполагается, что движущая сила процесса хемосорбции равна движущей силе физической абсорбции, а ускорение процесса массообмена химической реакцией учитывается поправкой к коэффициенту массопередачи в жидкой фазе, определенному по критериальным зависимостям для физической абсорбции.
Коэффициент ускорения абсорбции в жидкой фазе при протекании химической реакции равен.
(7.54).
где и - коэффициенты массоотдачи в жидкой фазе для физической абсорбции и хемосорбции.
Связь коэффициента массопередачи с коэффициентами массоотдачи при хемосорбции определяется уравнениями.
(7.55).
(7.56).
Коэффициент ускорения зависит от скорости химической реакции и степени турбулизации жидкости. По мере протекания хемосорбции коэффициент массоотдачи в жидкой фазе уменьшается, что затрудняет вычисление движущей силы.
Величины поправок? для двух типов химических реакций представлены на графике рис. 7.7.
Если в жидкой фазе протекает обратимая реакция первого порядка А-В, то для определения? можно воспользоваться левой от диагонали частью рис. 7.7. На оси абсцисс здесь отложены значения безразмерного параметра ?1, определяемого выражением.
Р и с. 7.7. Коэффициенты ускорения процесса массообмена химической реакцией.
(7.57).
где DA — коэффициент диффузии абсорбируемого газа, м2/с; k1 — константа скорости реакции первого порядка, с-1; ?ж — коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при физической абсорбции, м/с.
Как следует из рисунка, при значении константы равновесия Кeq = 0 коэффициент ускорения ?=1, что соответствует случаю отсутствия химической реакции. Кривая Кeq = соответствует необратимой реакции.
Данные по необратимой реакции второго порядка между компонентами, А и B приведены в правой от диагонали части рис. 7.7. Здесь на оси абсцисс отложены значения безразмерного параметра ?2, определяемого выражением.
(7.58).
где k2 — константа скорости реакции второго порядка, м3/(кмоль· с); Свх — концентрация несвязанного компонента В в жидкой фазе, кмоль на 1 м поглотительной жидкости.
Величину М определяют по формуле.
(7.59).
где N — число киломолей вещества В, расходуемых в реакции на 1 кмоль вещества А; СА — концентрация компонета, А у границы раздела фаз.
На рис. 7.7 можно выделить некоторые области, где определение? для процесса хемосорбции с реакцией второго порядка упрощается.
При малых значениях параметра ?2 (0,5 и менее)? ? 1, т. е. влияние химической реакции незначительно, и процесс может приближенно рассматриваться как физическая абсорбция. При значениях ?2 > 2 и M>? величина? не зависит от М и равна а2.
При значениях параметра ?2, намного превосходящих М (область, в которой линии М примерно горизонтальны), коэффициент? не зависит от ?2 и равен? + 1 (быстрая реакция).
Считается, что коэффициент ускорения ?, определенный опытным путем для конкретного процесса, учитывает влияние всех факторов на параметры хемосорбционного процесса и включает в себя все отличия от процесса физической сорбции.
Для хемосорбционной очистки требуется в несколько раз меньшая поверхность массообмена по сравнению с поверхностью массообмена для физической абсорбции, что соответствует кратному ускорению процесса.