Сорбционные процессы. (Лекция 2)

1. Сорбционные процессы

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

2. Сорбционные процессы

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
Содержание лекции
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
1 Абсорбция. Сущность процесса и область применения
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
2 Материальный баланс и расход абсорбента
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
3 Устройство абсорбционных аппаратов
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
4 Адсорбция. Общие сведения
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
5 Требования к промышленным адсорбентам
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
6 Равновесие при адсорбции и материальный баланс
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
7 Аппараты для проведения процесса адсорбции
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

3.

Сущность процесса и область применения
Абсорбцией называется процесс поглощения
газов или паров из газовых или парогазовых
смесей жидким поглотителями (абсорбентами).
При физической абсорбции поглощаемый газ (абсорбтив)
не взаимодействует химически с абсорбентом.
Если же абсорбтив образует с абсорбентом химическое
соединение, то процесс называется хемосорбцией.
Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима.
Абсорбционные процессы обычно сопровождаются тепловыми
процессами.

4. Закон Генри

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
Зависимость между растворимостью газа и парциальным
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
давлением выражается законом Генри, в соответствии с которым
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
растворимость газа при данной температуре прямо
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
пропорциональна парциальному давлению газа над жидкостью:
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
(1)
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
где X – количество растворенного газа, отнесенное к
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
поглощающей жидкости, моль/м3;
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
ψ – коэффициент пропорциональности, зависящий от
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
свойств абсорбента и температуры;
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
p – парциальное давление абсорбтива (поглощаемого
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
газа), Па.
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110
X=ψ⋅p

5.

В соответствии с законом Дальтона в газовой
смеси парциальное давление какого-либо компонента
можно выразить уравнением:
p=yробщ
(2)
где y – доля рассматриваемого компонента (абсорбтива) в
газовой смеси;
pобщ – общее давление газовой смеси, Па.
x
y
Из выражений (1) и (2) следует:
pОБЩ
Обозначив отношение
1
pОБЩ
через Н, получим уравнение фазового равновесия y=Hx , (4)
где Н – константа фазового равновесия.

6.

Уравнение у=Н·х показывает, что зависимость между
между концентрацией данного в газовой смеси и в
равновесной с ней жидкости выражается прямой
линией, проходящей через начало координат.
p
Линия
равновесия
процесса
абсорбции
φ
tgφ=m
0
x
Численные значения m зависят от температуры и давления: уменьшаются
с увеличением давления и снижением температуры. Растворимость
газа в жидкости увеличивается с повышением давления и снижения температуры.

7. Материальный баланс и расход абсорбента

Примем расходы фаз по высоте аппарата
постоянными и выразим содержание поглощаемого
газа в относительных мольных концентрациях.
Обозначим: G – расход инертного газа, кмоль/сек;
yн и yк – начальная и конечная концентрации абсорбтива
в газовой смеси, кмоль/кмоль инертного газа;
L – расход абсорбента, кмоль/сек;
xн и xк – начальная и конечная концентрации поглощаемого
газа в абсорбенте, кмоль/кмоль абсорбента.
Тогда уравнение материального баланса будет:
G(yн - yк) = L(xк – xн)=M
(5)
где M – количество компонента, перешедшее
из одной фазы в другую, кмоль/сек.

8. Материальный баланс и расход абсорбента

Отсюда
общий
расход
абсорбента
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
(в кмоль/сек):
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
н
к
к
н
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110
L= G(yн - yк)/(xк – xн)
(6)
а его удельный расход (в кмоль/кмоль
инертного газа):
l=L/G= (y - y )/(x – x )
(7)

9. Устройство абсорбционных аппаратов

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110
Абсорбция протекает на поверхности
раздела фаз. Поэтому абсорберы должны
иметь развитую поверхность контакта фаз
между жидкостью и газом.
По способу образования этой поверхности
абсорберы можно разделить на четыре
группы.

10. Устройство абсорбционных аппаратов

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
Поверхностные и
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
Насадочные абсорберы
пленочные
абсорберы
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
Распыливающие
Барботажные
абсорберы
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
абсорберы
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110
10
АБСОРБЕРЫ

11.

1. Поверхностные и пленочные (газ пропускается над
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
поверхностью движущейся жидкости. Поверхностью
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
контакта в пленочных абсорберах является
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
поверхность стекающей пленки жидкости);
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
2. Насадочные, в которых поверхностью контакта фаз
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
является поверхность растекающейся по специальной
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
насадке жидкости;
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
3. Барботажные абсорберы, в которых поверхность
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
контакта фаз создается потоками газа (пара) и
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
жидкости;
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
4. Распыливающие абсорберы, в которых поверхность
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
контакта фаз создается вследствие разбрызгивания
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
жидкости.
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

12. Абсорбер насадочного типа

101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100
111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110
111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101
101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100
111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110
111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101
101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100
11101010001110
101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100
111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110
111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101
101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100
111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110
111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101
101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100
Абсорбер насадочного типа: 1 - патрубок для входа газа;
111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110
2 - корпус; 3 - насадка; 4,6 - патрубки для входа и выхода абсорбента;
111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101
5 - патрубок для выхода газа.
101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100
11101010001110110110

13. Поверхностные абсорберы

14. Поверхностные абсорберы

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
Поверхностный абсорбер: 1 - распределитель;
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
2 - труба; 3 - порог.
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

15. Абсорберы барботажного типа

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
Абсорбер со сплошным
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
барботажным слоем
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

16. Абсорберы барботажного типа

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
Барботажные (тарельчатые) абсорберы с секционированием и с насадкой:
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
а — абсорбер с пассетами; б — абсорбер с секционированием ситчатыми тарелками;
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
в — абсорбер с насадкой (эмульгационная колонна);
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110
1 — днище пассета; 2— дырчатый колпак; 3— холодильный элемент;
4 — перфорированные перегородки (ситчатые тарелки); 5 — утка; б — насадка; 7 —
решетка.

17. Распыливающие абсорберы

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
Полый распыливающий
Циклонный скруббер
Форсучный абсорбер Вентури
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
абсорбер
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

18. Адсорбция

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
Сущность процесса и область применения
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
Под адсорбцией понимают процесс поглощения одного
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
или нескольких компонентов из газовой смеси или
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
раствора твердым веществом – адсорбентом.
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
Поглощаемое вещество носит название адсорбата или
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
адсорбтива.
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
Процессы адсорбции избирательны и обычно обратимы.
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110
17

19.

Адсорбционные процессы
Механизмы избирательности
*один компонент обладает сильным
взаимодействием с адсорбентом и,
следовательно, селективно удаляется из
смеси
*один компонент не может поместиться в
поры и, следовательно, исключается из адсорбции
* один компонент обладает более высокой скорость
диффузии и поэтому выборочно удаляется из смеси

20. Требования к промышленным адсорбентам

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
- обладать избирательностью (селективностью) - способностью
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
поглощать только тот компонент (те компоненты), которые
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
необходимо выделить или удалить из смеси;
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
- иметь максимальную адсорбционную емкость (активность) 00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
количество адсорбтива, поглощенного единицей массы или объема
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
адсорбента;
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
- обладать способностью предельно десорбироваться, необходимой
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
для регенерации адсорбента;
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
- иметь достаточную прочность гранул адсорбента, так как их
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
разрушение ухудшает гидродинамику процесса;
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
- обладать химической инертностью по отношению к поглощаемым
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
веществам;
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
- иметь низкую стоимость.
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110
20

21. Адсорбенты

• В качестве адсорбентов широко применяются активные угли, которые
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
получают при сухой перегонке углесодержащих веществ, таких, как
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
дерево, торф, кости и др.
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
• Активирование проводят в основном прокаливанием углей при
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
температурах свыше 900ºC, перед обугливанием вводят
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
активирующие добавки (растворы хлористого цинка, кислот, щелочей
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
и др.).
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
• Для обесцвечивания сахарных сиропов применяется активированный
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
уголь, полученный на базе костяного угля. Типичным мелкозернистым
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
углем для обесцвечивания сахарных сиропов, коньяков, вин,
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
фруктовых соков, эфирных масел, желатина является уголь деколар.
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
• Удельная площадь поверхности активированных углей составляет
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
2/г.
600-1750
м
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

22. Адсорбенты

• Цеолиты – водные алюмосиликаты природного или
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
происхождения.
Размер пор
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
• синтетического
Силикагели представляют
продукты
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
синтетических
цеолитов
соизмерим с размерами
обезвоживания
геля
кремниевой
кислоты. Их
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
сорбируемых молекул, поэтому они могут
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
получают обработкой раствора силиката
адсорбировать
молекулы, проникающие в поры. Такие
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
натрия минеральными
кислотами
или
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
цеолиты
называют молекулярными
ситами.
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
растворами
их солей.
• Цеолиты
некоторых
марок используются для
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
соков.
• концентрирования
Удельная площадь
поверхности силикагелей
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
• Цеолиты
характеризуются
высокой поглотительной
составляет
400÷780 м2/г.
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
способностью
и применяются для
осушки
газов
и
Силикагели
используются
для
осушки
воздуха,
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
жидкостей.
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
осветления пива и фруктовых соков.
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

23.

Селикагели:
- гранулы пористых форм окси кремния
- аморфны
- гидрофильны
- 400-800 m2/g
- осушители

24.

Цеолиты
- пористые кристаллические материалы
- гидрофильны
- 600-700m2/g
- имеют высокоструктурированную пористую
структуру
Морденит - природны минерал
цеолита
Микропористая молекулярная
структура цеолита ZSM-5

25. Адсорбенты

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
• Глины и другие природные глинистые
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
адсорбенты – бентонитовые глины и
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
отбеливающие глины, гумбрин, асканит и др. –
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
являются высокодисперсными системами со
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
сложным химическим составом.
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
• Наиболее распространенным методом активации
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
природных глин является обработка их
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
минеральными кислотами.
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
• Удельная площадь поверхности глин составляет
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
от 20 до 100 м2/г.
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

26. Равновесие при адсорбции и материальный баланс

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
Количество вещества, адсорбированное единицей массы или
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
объема данного поглотителя при достижении состояния равновесия
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
зависит от температуры и концентрации поглощаемого вещества в
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
парогазовой смеси или растворе. Соответственно зависимость
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
между равновесными концентрациями фаз при адсорбции имеет
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
вид:
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
Х*= f(Y,T)
(8)
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
или при постоянной температуре
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
Х*= fi(Y)
(9)
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
где:
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
*X – относительная концентрация адсорбтива в адсорбенте,
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
равновесная с концентрацией адсорбтива в газовой или жидкой фазе,
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
кг адсорбтива/кг адсорбента;
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
Y – относительная концентрация адсорбтива, кг/кг носителя газовой
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
смеси или раствора.
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

27.

Концентрация Y поглощаемого компонента может быть заменена его
парциальным давлением растворов парогазовой смеси, тогда:
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
• Представленные две зависимости представляют собой выраженные в
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
самом общем виде уравнения линии равновесия при адсорбции, или
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
изотермы адсорбции.
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
• Несмотря на сложность и своеобразие процесса, основные
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
закономерности для процесса адсорбции имеют сходство с
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
закономерностями абсорбционного процесса.
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
• Уравнение материального баланса имеет вид
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
G(Yн - Yк) = L(Xк – Xн)
(10)
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
где:
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
X н – начальное содержание сорбтива, отнесенное к единице веса
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
сорбента;
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
Xк – конечное содержание сорбтива, по окончании цикла работы
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
аппарата.
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
23
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

28. Равновесие при адсорбции и материальный баланс

1011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
• В последнее время стали применять адсорберы непрерывного
1010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
действия, в которых адсорбент движется навстречу газовой смеси. В
0011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110
1011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001110101
этом случае уравнение вполне идентично уравнению материального
0011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110
баланса процесса абсорбции.
0110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110110111
• Количество адсорбированного вещества за время τ может быть по
1101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001110101000111
аналогии с процессом абсорбции найдено из уравнения:
1011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
1010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
(11)
0011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110
1011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001110101
где β – коэффициент адсорбции; F – поверхность адсорбента, м2;
0011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110
∆C – движущая сила выражаемая разностью концентраций.
0110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110110111
1101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001110101000111
1101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111100110101100
1101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011
1001101011001110101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011
M=βΔCFτ,

29.

Равновесие при адсорбции и материальный баланс
Величину коэффициента адсорбции β рассчитывают,
используя известное уравнение критериальной зависимости
между диффузионными критериями Нуссельта и Прандтля:
Величину коэффициента A и показателей степеней m и n определяют
экспериментально. Так при поглощении паров активированным углем
при ориентировочных расчетах можно принять:
Из уравнения M=βΔCF можно определить необходимую поверхность
адсорбента F и расход адсорбента. Далее рассчитываются размеры
аппарата, для которого была подобрана требуемая поверхность
массообмена.

30. Аппараты для проведения процесса адсорбции

10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
В пищевой промышленности наибольшее
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
распространение адсорберы с неподвижным
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
слоем адсорбента.
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
10110110111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011
10101000111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111
Конструкции
адсорберов
изучить
00110101100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101
самостоятельно.
10111011011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010
00111011011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101
01100111010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110
11011110011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110
11011011011101101111001101011001110101000111011011011011101101111001101011001
11010100011101101101101110110111100110101100111010100011101101101101110110111
10011010110011101010001110110110110111011011110011010110011101010001110110110

31. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!