Главная -> Словарь

Внутренней диффузией

Вследствие интенсивной внутренней циркуляции время пребывания отдельных частиц в реакторе неодинаково, в результате чего часть продуктов реакции задерживается в зоне реакции очень долго, а часть сырья уходит из зоны реакции, не успев прореагировать. Так, время пребывания частиц в аппарате с полным внутренним перемешиванием составляет 0,632 от времени пребывания этих частиц в аппарате идеального вытеснения.

Параллельное секционирование основано на ограничении внутренней циркуляции при больших отношениях высоты аппарата к его диаметру. Это, в частности, достигается разделением зоны реакции на ряд вертикальных секций.

В условиях жидкофазного процесса большое значение приобретает массо- и теплообмен как в потоке реагирующей среды, так одна из колонн была пустотелая, другая — снабжена рассекателями, представляющими собой смонтированные под углом 45° к горизонтальной плоскости и расходящиеся из центра стальные пластины. Сравнение сделано для битумов с температурой размягчения по КиШ, равной 53±4 °С, при температуре окисления 280±5°С и расходе воздуха 3400+100 м3/ч. В результате установлено отсутствие значимой разницы между средними квадратичными ошибками и средними значениями измерений содержания кислорода в испытуемых, колоннах . Следовательно, эффективность обеих колонн одинакова .

Расчетный метод процесса экстракции жидким пропаном позволяет определить фазовые переходы к равновесному состоянию, а на этой основе — перераспределение компонентов сырья между пропано-масляной и асфальтовой фазами. Перераспределение компонентов в свою очередь позволяет найти выход целевой фракции и содержание углеводородной фракции в пропановом растворе. Если имеется физико-химическая характеристика узких фракций сырья, на основании расчета определяют качественную характеристику деасфальтизата и асфальта, в том числе и групповой химический состав продуктов разделения. По полученным данным легко вычислить диаметр экстракционного аппарата и по найденному диаметру рассчитать истинную объемную скорость смешения фаз и кратность внутренней циркуляции потоков. Наконец, можно составить точный материальный баланс по ступеням с учетом выходных и промежуточных потоков в экстракционной колонне, а следовательно, можно рассчитать нагрузку по жидкости для каждой секции аппарата.

Предложенный метод расчета фазового равновесия по узким? фракциям сырья позволяет определять истинную нагрузку по-жидкости экстракционной колонны с учетом внутренней циркуляции потоков.

При переработке средне- и маловязких дистиллятных фракций на некоторых установках фенольной очистки растворитель заранее обводняется, и очистка в противотоке осуществляется обводненным фенолом. Для того чтобы снизить кратность внутренней циркуляции промежуточных потоков, в экстракционной колонне при очистке масел фенолом устанавливается низкий температурный градиент. Обычно градиент не превышает 10 °С. В зависимости от качества перерабатываемого сырья температура верха меняется от 80 до 50 °С, а температура низа от 70 до, 40 °С. На верхнем пределе температур осуществляется очистка остаточных полупродуктов — деасфальтизатов, на нижнем — очистка маловязких турбореактивных и трансформаторных масел. В зависимости от вида перерабатываемого сырья меняется и кратность разбавления масляных фракций растворителем. При переработке остаточного сырья кратность отношения меняется от 4:1 до 3:1, а при очистке дистиллятных фракций от 2:1 до 1,5: 1,0. С утяжелением сырья снижается и степень обводненности фенола. Давление в колонне фенольной очистки атмосферное.

конце процесса, а в случае фракционирования сырья легкими растворителями, находящимися близко к критическому состоянию, самопроизвольно возникает двухконтурная внутренняя циркуляция. В ней участвуют обе разделяемые жидкости. Возникновен-ие двухконтурной внутренней .циркуляции предопределяется аномальной зависимостью растворяющей способности растворителей этого типа от температуры и особенно важно при деасфальтиза-ции высоковязких смолистых остатков с большим содержанием асфальтенов.

щихся по качеству. Кроме того, вывод высоковязких компонентов из 'нижней части колонны снижает кратность внутренней циркуляции в экстракционной зоне колонны, что улучшает проведение процесса я позволяет выводить с верха колонны деасфальтизат с низкой коксуемостью.

конце процесса, а в случае фракционирования сырья легкими растворителями, находящимися близко к критическому состоянию, самопроизвольно возникает двухконтурная внутренняя циркуляция. В ней участвуют обе разделяемые жидкости. Возникновение двухконтурной внутренней циркуляции предопределяется аномальной зависимостью растворяющей способности растворителей этого типа от температуры и особенно важно при деасфальтиза-ции высоковязких смолистых остатков с большим содержанием аефальтенов.

Существует еще несколько других факторов, оказывающих влияние на результаты, приведенные в табл. 2 и 3. Следует отметить, что применение уравнения основывается на сопоставлении сопротивления переносу молекул из массы жидкости к поверхности частицы с внутренней диффузией. Экспериментальные данные Игла и Скотта по кинетике адсорбции показали, что изменение сопротивления жидкой пленки при наличии или в отсутствии перемешивания не оказывает заметного влияния на результаты. В тех условиях, когда пленка может быть значительной, этот эффект, вероятно, компенсируется, если относительное движение частиц и жидкости не сильно отличается от условий, при которых определяется скорость адсорбции, а также от условий технологического процесса. Поэтому может получиться заниженное значение коэффициента внутренней диффузии, если оно определяется из данных по скорости адсорбции. Однако это значение дало бы принципиально правильные результаты лишь тогда, когда сопротивление пленки того же порядка, что и при исходных определениях скорости адсорбции. Более того, часто влиянием сопротивления пленки можно пренебречь,

Возвращаясь к рассмотрению непрерывного процесса адсорбции, эффективность которого определяется внутренней диффузией, следует заметить, что наилучшие возможности для получения решений дает применение числовых методов. Кроме того, можно пользоваться и некоторыми вариантами графических методов, например методом, использованным Ловеллом и Карновским . Другая возможность заключается в использовании теории подобия.

Когда скорость адсорбции определяется внутренней диффузией, она обратно пропорциональна квадрату диаметра частицы. При этом уменьшение размера частицы существенно увеличивает скорость переноса, однако для неподвижного адсорбента соответственно растет и требуемый перепад давления. Если величина перепада давления имеет существенное значение, то следует уравновесить влияние этих факторов, исходя из экономической целесообразности. Так как температура оказывает сильное влияние на скорость переноса, а также на величину перепада давления ,'она может быть важным фактором при выборе оптимального размера частиц.

109. Приближенно!.' уравнение скорости сорбции, определяемой внутренней диффузией и внешним массообменом / В. И. Назарок, П. Н. Галич, В. С. Гутыря / /Укр. хим. журн.— 34, № 6.— С. 638—639.

При использовании уравнения необходимо знать величину коэффициента массопередачи Ку, зависящую от скорости протекания процесса, которая, как было отмечено ранее, в свою очередь зависит от особенности данного процесса: лимитируется ли он внешней или внутренней диффузией или зависит одновременно от обеих этих стадий.

С увеличением концентрации в растворе молекул сорбирующегося вещества увеличивается скорость процесса. Однако это увеличение продолжается до некоторой концентрации насыщения, при которой около окон цеолита оказывается столько молекул, что дальнейшее увеличение их числа не будет заметно сказываться на скорости сорбции. Если концентрация в растворе молекул сорбирующегося вещества равна или выше концентрации насыщения, то процесс проникновения молекул через окна цеолита не определяет скорости сорбции. В этом случае она определяется скоростью миграции молекул в каналах цеолита — внутренней диффузией, скорость которой в свою очередь зависит от количества молекул, прошедших через окна. Количество молекул, прошедших через окна, зависит от перепада концентраций, то есть от концентраций вещества на наружной стороне окна и в полости. Последняя концентрация определяется скоростью отвода вещества — скоростью внутренней диффузии. Указанные рассуждения подтверждаются экспериментальными данными. При изучении зависимости эффективного коэффициента диффузии от времени сорбции из растворов н-гептадекана в изооктане при 20°С наблюдается экстремальная зависимость. Коэффициент диффузии вначале растет с ростом времени сорбции, затем в интервале степени заполнения от 25 до 70%, остается постоянным, после чего начинает падать. Аналогичные данные получены авторами работы .

газовую фазу определяется внутренней диффузией .

Это понятно, так как в данном случае скорость процесса не определяется стадией внешней диффузии. Но из основного условия в данной области ясно, что процесс реагирования здесь не идет во всем объеме тела, он протекает в пределах активной глубины s2СО и угольном канале в пределах 1= 900—1100° С, вычислили видимую энергию активации реакции

го горения. До 500° С процесс горения углерода протекал во всем объеме углеродного тела, т. е. находился во «внутренней кинетической области», а затем начинает тормозиться внутренней диффузией и переходит с дальнейшим повышением температуры во внешнюю кинетическую область, где процесс локализуется на внешней поверхности куска.