План: Стадии гетерогенного хтп скорость гетерогенного хтп общие принципы интенсификации гетерогенных хтп

Общие принципы интенсификации гетерогенных ХТП
Сведения об области протекания гетерогенного процесса и анализ основного кинетического уравнения (2.111) дают основания очертить основные направления увеличения скорости ХТП.
Если процесс проходит в кинетической области, то основным фактором его интенсификации является увеличение температуры. Обеспечение оптимального значения температуры, кроме сугубо технологических особенностей, зависит еще и от экономических факторов, т.е. от необходимых затрат на создание определенного температурного режима.
Если процесс проходит во внешнедиффузионной области, то для его ускорения необходимо увеличивать скорость движения передающей фазы. Но следует иметь в виду, что иногда, например, при осуществлении процесса в системе Ж—Т в реакторе с мешалкой, скорость движения жидкости имеет оптимальное значение. Дальнейшее ее увеличение свыше этих значений может привести к увлечению твердых частичек потоком жидкости, которые начнут двигаться вместе с ней. Относительная скорость движения частичек относительно жидкости может уменьшиться до нуля. Затем толщина приграничной пленки со стороны жидкой фазы возрастет, а вместе с ней увеличится общее диффузионное сопротивление системы. Итак, увеличение скорости движения жидкости в реакторе не всегда означает увеличение скорости передающей фазы относительно принимающей. Вместе с тем, приведенные соображения дают основание для выбора типа реактора для осуществления процесса, который лимитируется внешней диффузией Если гетерогенный ХТП лимитируется сопротивлением принимающей фазы, т.е. проходит во внутридиффузионной области, то, прежде всего, необходимо уменьшать размеры частичек принимающей фазы. Кроме того, уменьшение размеров частичек одинаковых по массе конденсированного вещества (жидкости или твердого тела) приведет к увеличению их количества, и следовательно к росту суммарной площади поверхности контакта фаз в гетерогенной системе. Это дает возможность увеличить значение двух членов уравнения (2.111) - коэффициента скорости и площади поверхности. Итак, измельчение (диспергирование) принимающей фазы в любом случае должно благоприятствовать увеличению скорости процесса.
Тем не менее, и в этом случае есть определенные предостережения относительно возможности достижения минимальных размеров частичек. Во-первых, измельчение вещества (или размалывание твердых частичек или разбрызгивание жидкости) нуждается в значительных затратах энергии. Во-вторых, из-за очень малых размеров твердые частички могут образовывать агрегаты, вследствие чего площадь поверхности уменьшается. В-третьих, мелкодисперсные частички легко выносятся из реактора с подвижной фазой, что приводит к их потерям. В-четвертых, мелкодисперсные твердые частички могут создавать очень большое гидравлическое сопротивление в реакторах, которые работают в режиме идеального вытеснения.

Гетерогенные некаталитические процессы в системе Г-Т являются типичными в разнообразных областях химической промышленности. К ним принадлежат адсорбция и десорбция в процессах очистки газов от вредных или нежелательных примесей (поглощение сероводорода оксидами цинка или железа, осушение воздуха синтетическими цеолитами или силикагелем); выжигание (обжиг) металлических руд (окислительное выжигание сульфидов металлов, сульфатных руд или оксидов металлов); пиролиз твердофазного топлива (коксование каменного угля), газификация угля и дерева; получение цементного клинкера; выпарывание и конденсация паров веществ (возгонка йода, переработка отходов цинка) и т.п.