Способ проведения массообменных и реакционных процессов Советский патент 1988 года по МПК B01D3/00 

/

4

кэ

со

О1

Изобретение относится к способам проведения массообменных и реакционных процессов и может быть использовано в химической и смежных с ней областях промышленности. Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет дополнительной турбулизации поверхности слоя жидкости. Пленка жидкости стекает вниз по наружной поверхности диэлектрической трубы 1, а электрический потенциал подается на электрод 3, изолированный от жидкости диэлектрическим цилиндром 4. Вторым электродом служит сама жидкость, которая заземлена. 5).1ектрп1 еск1 й потенциал подают и имп льср1ом режиме, время длительности импульса и времеп 1ой интервал определяются соотношением. По. шрность электрода принимают как по.тожительной, так и отрицательной. I з. ii. ф-,1ы, 2 ил.. I табл. ;о (Л

.2

Изобретение относится к массообменным процессам и может быть использовано в хи- мической и смежных с ней отраслях про- 1мышленности при проведении сорбционных iH ректификационных процессов. : Цель изобретения - повышение эффек- ;тивности процесса массообмена за счет до- i полнительной турбулизации поверхностного слоя жидкости.

На фиг. 1 приведена схема осуществления предлагаемого способа пленочных аппа- ратов, способных работать в условиях прямотока; на фиг. 2 - то же, для аппаратов, способных работать в условиях противотока контактирующих фаз.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит трубчатый аппарат 1, диэлектрическую трубу 2, электрод 3, диэлектрический цилиндр 4.

Способ осуществляют следующим образом.

Пленка жидкости стекает вниз по наруж- 20 источник высокого напряжения и поднимают

30

ной поверхности диэлекрической трубы 2, а электрический потенциал подают на электрод 3, изолированный от жидкости диэлектрическим цилиндром 4. Вторым электродом служит сама жидкость, которая заземлена. Напряженность электростатического поля 25 варьируют в пределах от О до 30 кВ/см, длительность импульсов и интервал между ними изменяют от 0,001 до 1 с.

Электрический потенциал подают в импульсном режиме, время длительности импульсов и временной интервал (т) между которыми определяется соотнощением

Z 1 8о фо

где Z - валентность ионов;

1 - заряд электрона, Кл;

фо - потенциал электрода. В;

ЁО -- диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м;

ЁГ - относительная диэлектрическая проницаемость газовой фазы;

К- постоянная Больцмана, Дж/К;

Т - абсолютная температура. К; 7 - электропроводность, См/м.

Целесообразно также полярность электрода принимать как положительной, так и отрицательной.

Поверхность раздела фаз в процессе массообмена находится в импульсном электростатическом поле любой полярности, что обеспечивает существенное улучщение условий проведения процесса вследствие того, что под его воздействием ионы в поверхностном слое находятся в постоянном движении, что в свою очередь приводит к турбулизации поверхностного слоя, в котором сосредоточено основное сопротивление массопотенциал на электроде до 10 кВ. Проводят анализ количества кислорода в воде. Далее все параметры сохраняют в указанных значениях, а источник высокого напряжения переключают на подачу потенциала в импульсном режиме с частотой следования импульсов 0,002 с при напряжении 10 кВ. Анализируют количество кислорода в воде. Сравнивая эти данные получают увеличение коэффициента массопередачи в 9,93 раза по сравнению с подачей потенциала в постоянном режиме.

Пример. 2. Все условия проведения эксперимента аналогичны указанным в примере 1, однако частоту следования импульсов устанавливают равной 0,03 с. После пересче- f та получают увеличение коэффициента массопередачи при импульсной передаче потенциала в 7,65 раза по сравнению с подачей потенциала в постоянном режиме.

Таким образом проводят эксперименты и далее. Эффективность процессов абсорб- 40 ции и десорбции существенно увеличивается до относительного коэффициента массопередачи К КЕ/Ко 15,5, где К-н. и Ко - коэффициенты массопередачи при наложении импульсного электростатического поля и без него соответственно. В то же время расход электроэнергии минимален из-за отсутствия тока в цепи.

Результаты, полученные при противоточ- ном режиме работы аппарата при абсорбции кислорода водой с См/м, при ра.сходе жидкости и расходе газ а м /c для различных напряженностей поля, приведены в таблице.

Применение изобретения позволит интенсифицировать массообменные процессы и уменьшить размеры массообменного обору45

50

передаче, и, следовательно, к интенсифи- 55 дования при минимальных энергозатратах, кации процессов абсорбции, десорбции, рек-Экономический эффект изобретения состификации и т. д. Длительность импульса определяется из условия равенства времени

тоит из экономии на материалах ввиду уменьшения габаритов аппаратов как мини

наложения электростатического поля и времени перераспределения электронов под его воздействием и расчитывается из указанного соотнощения. По истечении этого времени движение ионов прекращается, что ведет к прекращению интенсификации процесса. Поэтому электростатическое поле отключается, после чег о ионы начинают движение в направлении, противоположном начальному.

Эксперименты проведены на малорастворимых газах, которые абсорбировались водой и десорбировались из воды. Брызго- унос отсутствовал.

На выходе из аппарата проводились измерения концентрации абсорбента.

Пример 1. Для изучения абсорбции кислорода водой опищем последовательность проведения эксперимента. Электропроводность воды 7 2-10 ® См/м. Устанавливают расход жидкости в аппарате , расход кислорода . Включают

0 источник высокого напряжения и поднимают

0

5

потенциал на электроде до 10 кВ. Проводят анализ количества кислорода в воде. Далее все параметры сохраняют в указанных значениях, а источник высокого напряжения переключают на подачу потенциала в импульсном режиме с частотой следования импульсов 0,002 с при напряжении 10 кВ. Анализируют количество кислорода в воде. Сравнивая эти данные получают увеличение коэффициента массопередачи в 9,93 раза по сравнению с подачей потенциала в постоянном режиме.

Пример. 2. Все условия проведения эксперимента аналогичны указанным в примере 1, однако частоту следования импульсов устанавливают равной 0,03 с. После пересче- f та получают увеличение коэффициента массопередачи при импульсной передаче потенциала в 7,65 раза по сравнению с подачей потенциала в постоянном режиме.

Таким образом проводят эксперименты и далее. Эффективность процессов абсорб- 0 ции и десорбции существенно увеличивается до относительного коэффициента массопередачи К КЕ/Ко 15,5, где К-н. и Ко - коэффициенты массопередачи при наложении импульсного электростатического поля и без него соответственно. В то же время расход электроэнергии минимален из-за отсутствия тока в цепи.

Результаты, полученные при противоточ- ном режиме работы аппарата при абсорбции кислорода водой с См/м, при ра.сходе жидкости и расходе газ а м /c для различных напряженностей поля, приведены в таблице.

Применение изобретения позволит интенсифицировать массообменные процессы и уменьшить размеры массообменного обору5

0

5 дования при минимальных энергозатратах, Экономический эффект изобретения состоит из экономии на материалах ввиду уменьшения габаритов аппаратов как минимум в 4 раза и возможности получения более высокоочищенных продуктов.

Формула изобретения

1

1 ,32 1,45 1,58 1,74

0

5

временной интервал (т) между которыми определяются соотношением

(po

КТгде Z - валентность ионов; 1 - заряд электрона, Кл; фо - потенциал электрода. В; Во - диэлектрическая проницаемость вакуума, Ф/м;

ЕЛ - относительная диэлектрическая проницаемость газовой фазы; К - постоянная Больцмана, Дж/К; Т - абсолютная температура, К; 7 - электропроводность жидкости,

См/м.

111

9,155,22 2,32

4,679,93 7,65

5,1812,82 13,21 8,9111,41 15,50

1,861,701,341,3

3,201,841,631,47

6,452,862,121,62

8,223,132,061,99