Главная -> Словарь

Поверхность адсорбента

Реакторы с поверхностью теплообмена выполняются в виде трубчатых теплообменных аппаратов с насыпанным в трубки или межтрубное пространство катализатором, а также в виде непрерывных змеевиков с внешним обогревом или охлаждением. Применяются также пластинчатые реакторы. Реже применяются цилиндрические аппараты с наружной охлаждаюЕцей или нагревающей рубашкой.

Машиностроительные заводы изготавливают в настоящее время кожухотрубчатые теплообменные аппараты с поверхностью теплообмена от 1 до 1500 м2, рассчитанные на давление от вакуума до 10,0 МПа и температуру от —70 до 540 °С. Аппаратуру выпускают по ^'Государственным стандартам и пяти сборникам технических проектов.

стоящее время по технической документации, разработанной во ВНИИнефтемаш, серийно выпускают аппараты воздушного охлаждения с сребренной поверхностью теплообмена от 100 до 20 000 м2, рассчитанные на давления от 6 до 31,4 МПа, в различных материальных исполнениях. Разработаны также специальные технические условия, по которым изготавливают аппараты воздушного охлаждения в северном исполнении для работы при температуре до —55 °С.

На рис. XI-1 показан реактор со скребково-лопастным перемешивающим устройством емкостью. 10 м3, поверхностью теплообмена 20 м2.

Нагревание или охлаждение высоко-вязкого мыльно-масляного концентрата эффективно лишь в теплообменных аппаратах специальной конструкции. Например, в трубчатых скребковых теплообменных аппаратах поверхность постоянно очищается, т. е. устраняется отрицательное влияние повышенной адгезии, и, кроме того, возможно приложение высоких сдвиговых напряжений, снижающих вязкость. На рис. XI-2 показан двухкорпусный скребковый аппарат с поверхностью теплообмена 3,5 м2.

Теплообменники разборного типа изготовляют с поверхностью теплообмена от 2 до 400 м2 для давлений до 1,6 МПа и температур от —30 до 180° С. Сварные теплообменники выполняют с теплооб-менной поверхностью от 20 до 600 м2, на рабочее давление до 4 МПа и температуры от —150 до +400° С. Число пластин в аппарате может достигать 300 и более.

Конструкция реактора должна обеспечить быстрый отвод тепла, поэтому широко применяют многотрубчатые реакторы с большой поверхностью теплообмена. В обоих процессах достигают выхода дихлорэтана 90—95%. Образуются и продукты замещения — хлористый винил, дихлорэтилен и т. д.

Изготовляют их с поверхностью теплообмена 11—350 л*2 для работы под давлением 2—25 am. Трубные пучки выполняют из стальных трубок диаметром 25 или 38 мм и длиной 3—6 м. Теплообменники этого типа экономичны и имеют минимальное число соединений на прокладках. Вес аппарата, отнесенный к 1 ж2 наружной поверхности нагрева, составляет 38,8 кГ для гладких труб и 22 кГ — для сребренных. Недостатки таких аппаратов: невозможность механической очистки межтрубного пространства, отсутствие устройств для компенсации разности температурного удлинения труб и корпуса. Последний недостаток можно устранить применением компенсатора на кожухе, что, однако, усложняет конструкцию и повышает стоимость аппарата.

По нормали Н 382-50 теплообменники типа «труба в трубе» ТТ7 выпускаются промышленностью с поверхностью теплообмена F = 45 .и2.

Пример 5. 3. В теплообменниках типа «труба в трубе» с поверхностью теплообмена F = 700 л2 нагревается нефть теплом горячего мазута, отходящего с установки.

По нормали Н 382-50 принимаем шесть теплообменников типа «труба в трубе» с поверхностью теплообмена F = 45 мг каждый.

Когда такой процесс разделения ведется в колонке, заполненной адсорбентом, в один конец которой непрерывно вводится разделяемая смесь, процесс адсорбции идет послойно, т. е. по ходу движения смеси будут располагаться компоненты с все более низкой адсорбируе-мостью. Из колонки будет выходить поток, содержащий только менее адсорбируемые компоненты, до тех пор, пока вся поверхность адсорбента не заполнится компонентом, имеющим более высокую степень адсорбируемости. Если после этого продолжить пропускание разделяемой смеси, произойдет проскок адсорбируемого компонента, т. о. он появится в потоке, выходящем из колонки.

Адсорбат оказывает заметное влияние на поверхность адсорбента: неоднородность и дефекты поверхности обратимо перераспределяются, в частности под влиянием адсорбированных молекул изменяется энергия центров адсорбции. С другой стороны, под воздействием адсорбента меняются энтропия и внутренняя энергия адсорбированных молекул. Известно также, что несколько первых слоев кристаллической поверхности твердого тела имеют искаженную структуру. В присутствии адсорбата степень нарушения структуры поверхностного слоя меняется, причем этот процесс не обязательно сопровождается массовым переносом атомов твердого тела.

Выше было подробно рассмотрено одно из наиболее важных свойств адсорбента — его избирательная адсорбционная емкость, а также; влияние на нее температуры. Удельная поверхность адсорбента, также являющаяся весьма важным свойством, обычно определяется по методу Брунауэра, Эмметта и Теллера , получившему название метода БУТ. Избирательная адсорбционная емкость адсорбентов для толуола, растворенного в изо-октане, изменяется пропорционально удельной поверхности, измеренной по адсорбции азота или бутана .

Более универсальная теория адсорбции принадлежит Брунга-уэру, Эмметту и Теллеру . Эта теория относится не только к мономолекулярной, но и к полимолекулярной адсорбции. В ее основе лежат следующие положения: поверхность адсорбента имеет определенное число равноценных в энергетическом отношении центров, удерживающих молекулы адсорбируемого вещества; адсорбированные молекулы первого и последующих слоев не взаимодействуют друг с другом; каждая молекула вер-вого слоя потенциально является адсорбционным центром дл"я молекул второго слоя и т. д.; допускается, что все молекулы, начиная с молекул второго слоя, имеют такую же сумму статистических состояний, как и в жидком состоянии.

Более универсальная теория адсорбции принадлежит Брунга-уэру, Эмметту и Теллеру . Эта теория относится не только к мономолекулярной, но и к полимолекулярной адсорбции. В ее основе лежат следующие положения: поверхность адсорбента имеет определенное число .равноценных в энергетическом отношении центров, удерживающих молекулы адсорбируемого вещества; адсорбированные молекулы первого и последующих слоев не взаимодействуют друг с другом; каждая молекула первого слоя потенциально является адсорбционным центром для молекул второго слоя и т. д.; допускается, что все молекулы, начиная с молекул второго слоя, имеют такую же сумму статистических состояний, как и в жидком состоянии.

поверхность адсорбента, в м2/м3. Интеграл правой части выражения определяется графически и представляет собой площадь, ограниченную кривой измене-

где а — удельная поверхность адсорбента в м2/м3.

о — удельная поверхность адсорбента в условиях псевдоожижения. Из последнего уравнения следует

Сульфиды можно обнаружить с помощью некоторых реакций, сопровождающихся образованием осадков или появлением характерной окраски. В отсутствие тиофенов сульфиды обнаруживают по появлению красного, сравнительно неустойчивого окрашивания с гексанитроцерратом аммония . В работе качественным анализом на присутствие сульфидов и тиофенов служит специфическая окраска активированного адсорбента: под влиянием сульфидов — в красный, тиофенов — в зеленый, а их смеси — в вишневый цвет. Для проведения реакции адсорбент засыпают в стеклянные трубки диаметром 5 мм и длиной 200 мм. На поверхность адсорбента наносят пипеткой 0,1—1,0 мл топлива, не содержащего кислородных соединений. После распределения топлива по поверхности адсорбента фиксируют окраску. Чувствительность реакции 0,001% серы.

Если в слой адсорбента ввести сравнительно небольшое количество разделяемой смеси, то адсорбироваться будут все ее компоненты. Это происходит до тех пор, пока вся активная поверхность адсорбента не бу-

При продвижении исходной смеси через определенный слой адсорбента рассмотренный выше процесс протекает послойно в направлении движения исходной разделяемой смеси. Адсорбционное разделение в данном слое адсорбента будет завершено, когда в потоке, выходящем из слоя адсорбента, появится компонент, подлежащий извлечению из исходной смеси, т.е. когда в соответствии с состоянием равновесия активная поверхность адсорбента заполнится извлекаемым компонентом и произойдет «проскок» этого компонента с уходящим потоком.