Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

в координатах х-у уравнение рабочей линии является уравнением прямой с тангенсом угла ее наклона к оси абсцисс равным 1 (рис. 1-6)

1 = - = const.

При X = х„ и у = у уравнение рабочей линии приводится к уравнению (1.26).

На диаграмме х-у рабочая линия в зависимости от направления переноса данного компонента из фазы G в фазу I или наоборот может располагаться как ниже, так и выше равновесной кривой. На рис. 1-7 даны взаимные положения равновесной и рабочей линий, соответствующие разным случаям переноса компонента между фазами.

Значение движущей силы процесса определяется как разность концентраций Дув отдельных участках массообменного аппарата: она равна при массопередаче из фазы G в фазу L (см. рис. 1-7, а) Д у = у - Ур, а при массопередаче из фазы L в фазу G Д у = Ур - у (см. рис. 1-7, б).

Движущая сила процесса может измеряться также разностью концентраций в фазе L Д X = Хр - X при переходе вещества из фазы G в фазу L (см. рис. 1-7, а)иДх = х - Хр при массопередаче из фазы L в фазу G (см. рис. 1-7, б).

Из графиков видно, что величины движущей силы по фазам G и Z. для разных сечений аппарата будут изменяться, поэтому для аппарата в целом необходимо определять среднюю движущую силу массообменного процесса Д ур и Д хр.

В общем случае значения Дуй Д х не равны между собой и позтому коэффициенты массопередачи по фазе G и К, по фазе L. будут иметь неодинаковые значения.

Движущая сила процесса изменяется по его ходу. Она тем меньше, чем ближе расположены друг к другу рабочая и равновесная линии. Пересечение или касание их означает, что диффузионный процесс не может идти в заданных пределах.

Рис. 1-е. График уравнения рабочей линии для протнвоточного процесса

Рис. 1-7. Взаимные положения рабочей {!) и равновесной (2) линий при разных направлениях переноса вещества:

а - из фазы G в фазу L; б - из фазы L в фазу G

Для характеристики потоков и концентраций в локальном объеме аппарата выделим в нем элементарный объем между сечениями 1-1 и 2-2 (см. рис. 1-5) и составим для него материальный покомпонентный баланс

Gy + Lx = G{y- dy) + l(x + dx),

откуда

-Gdy + Ldx = 0. (1.28)

Проинтегрировав уравнение (1.28) в пределах от начальных до конечных концентраций получим для всего аппарата уравнение (1.26), а для части аппарата - уравнение рабочей линии (1.27).

Необходимо отметить, что при противотоке может быть обеспечена большая разность концентраций у, и х в потоках, покидающих аппарат. В этом состоит одно из преимуществ противоточного контактирования фаз.

Прямоточный контакт фаз. Схема прямоточного движения фаз и график изменения концентраций вдоль поверхности контакта приведены на рис. 1-8.

В случае прямотока общий материальный баланс для аппарата записывается, как и для противотока, в виде уравнения (1.26). Соответственно материальный баланс для локального объема аппарата будет представлен уравнением (1.28).

Уравнение рабочей линии может быть получено при рассмотрении материальных потоков для части аппарата ниже сечения /

Gy„ + Lx„ =Gy + Lx.

Отсюда получим уравнение рабочей линии для прямотока:

У = -1 + {у«+1х«}

Таким образом, при прямотоке в отличие от противотока тангенс угла наклона рабочей линии отрицателен. График рабочей линии прямоточного процесса представлен на рис. 1-9.

Отличительной особенностью прямоточного процесса является также то обстоятельство, что в предельном случае выходные концентрации фаз у и X, стремятся к равновесию. Поэтому, как правило, разность концентраций компонента в фазах на выходе из аппарата незначительна.

G, I I X,

G,(y-dyX 1

=§11

2 L.X

Рнс. 1-8. Схема к расчету потоков н концентраций в првшоточиом массообменном аппарате:

а - схема потоков; б - изменение концентраций вдоль поверхности контакта фаз

в этой связи прямоток обычно создают в пределах отдельного контактного устройства, тогда как в целом в аппарате реализуется противоток. Это достигается соответствующей схемой соединения потоков фаз смежных контактных устройств.

Перекрестный ток. Схема потоков и график изменения концентраций при перекрестном способе контактирования фаз приведены на рис. 1-10.

Общий материальный баланс для случая перекрестного тока представляется уравнением (1.26).

Если ввести относительную координату f(=h/H, l>f>0, где Я - общая длина контактной зоны), то для произвольного сечения 1-1 можно составить следующий покомпонентный материальный баланс, подразумевая под у среднюю концентрацию на выходе из рассматриваемого участка контактной зоны:

Ьс„ +Gy„ =Lx + Gy.

Отсюда получим уравнение рабочей линии для случая перекрестного

тока

у = --х +

Ун +-Х„

(1.29)

L, x

Phc. 1-е. График уравнения рабочей линии для прямоточного процесса

Рис. 1-10. Схема к расчету потоков и концентраций в массообменном аппарате перекрестного тока:

а - схема потоков; 6 - изменение концентраций вдоль поверхности контакта фаз

Л t t t t t t t t

G,y„