Схема процесса взаимодействия газа с жидкостью при всех способах их контакта может быть представлена следующим образом (рис. 2.28): соприкасаются потоки газа и жидкости: имеется граница раздела фаз; компоненты переносятся через поверхность раздела фаз; реакция протекает в одной из фаз или в обеих. В пределах выделенного элемента концентрации компонентов в каждой из фаз одинаковы. В качестве такого элемента можно выделить: газовый пузырь с некоторым объемом жидкости вокруг него; каплю в газовом объеме или элементарный участок пленочного газожидкостного потока.[ ...]
Конечно, реакция может протекать и в жидкостном пограничном слое, но поскольку его объем и потому вклад в общее превращение малы, реакция сосредоточена в объеме жидкости. Продукты реакции не влияют на скорость процесса и параметры массопереноса, и этапы их переноса можно не учитывать.[ ...]
Возможное распределение концентраций А представлено на рис. 2.28.[ ...]
Здесь использована удельная поверхность раздела фаз “5уд — уя = Б/хж, обычно используемая для характеристики развитости площади контакта жидкости и газа.[ ...]
Можно проверить, что размерность р0 совпадает с отношением размерностей концентрации и времени, например [моль/(м3 -с)].[ ...]
Анализ процесса “газ-жидкость”. Первое, что бросается в глаза, - иной вид выражения для ¥н по сравнению с кинетическим уравнением. Если скорость реакции - первого порядка по компонентам А и В, то наблюдаемая скорость описывается уравнением, характерным для реакций с торможением скорости одним из компонентов. В данном случае с увеличением концентрации В реакция переходит в область независимости ее скорости от содержания В - нулевой порядок по этому компоненту, как следует из уравнения (2.97) и показано на рис. 2.29. Причина “торможения” скорости реакции связана с нехваткой в жидкости компонента А. С увеличением концентрации В поступающий в жидкость компонент А расходуется все интенсивнее, и его концентрация уменьшается. Дальнейшее увеличение Св приводит к тому, что все количество реагента А, которое переносится в жидкость, тут же вступает в реакцию, его не хватает, и скорость реакции перестает зависеть от Св.[ ...]
Интенсификация процесса. В кинетической области основное влияние оказывает температура - от нее зависит константа скорости реакции к [см. (2.98)], в диффузионном режиме - скорости потоков и их турбулизация, от которых зависит коэффициент массопередачи ро [см. (2.99)].[ ...]
На ро влияет удельная поверхность контакта фаз. Поэтому диспергирование потоков (уменьшение размера пузырей или капель) всегда благоприятно. Но здесь есть ограничения. В бар-ботаже движение пузырей, их всплытие в слое жидкости определяются гравитацией, явлением неуправляемым. При подъеме мелкие пузыри сливаются, крупные - дробятся. Реально можно достигнуть значения объемного коэффициента ро=0,2+0,3 с"1. Увеличить поверхность контакта фаз возможно путем принудительного создания развитой поверхности с помощью насадки. Но и этот прием также ограничен. В слое мелкой насадки с развитой поверхностью пространство для потоков газа и жидкости ограничено. Можно достигнуть значения объемного коэффициента массопередачи 0,5 - 0,6 с 1.[ ...]
Есть еще способ управления интенсивностью газожидкостного процесса в любом режиме - изменением растворимости газа в жидкости: с увеличением константы абсорбции Ка [см. (2.88)] наблюдаемая скорость превращения будет возрастать [см. (2.97)].[ ...]
Вернуться к оглавлению