Процессы массообмена. Абсорбция
Многие процессы химической технологии основываются на явлении массообмена, происходящем между жидкой и газовой фазами. Одним из таких процессов является абсорбция газа. Кроме того, такие процессы как десорбция, ректификация, адсорбция, катализ или принципиально мало отличаются от абсорбции, или представляют собой процессы, в которых абсорбция является одной из определяющих стадий.Наложение УЗ колебаний на двухфазную систему, как известно, способствуют турбулизации местных потоков, улучшается местное перемешивание и тем самым в значительной степени ускоряется поглощение газов жидкостью.
Первые результаты по интенсификации абсорбции были получены еще в 1956 году в Днепропетровском химико-технологическом институте [22]. В работе исследовалось влияние УЗ с частотой от 1,0 до 1,2 кГц и интенсивностью порядка 30 кВт/м 2 на процесс абсорбции паров бензола маслом в трех вариантах:
- абсорбция через спокойную поверхность масла при токе газа параллельно поверхности жидкости;
- абсорбция газа перпендикулярно поверхности масла;
- процесс абсорбции путем барботажа.
Получилось, что скорость абсорбции при использовании УЗ для всех трех случаев возрастала от 3 до 10 раз.
На практике установка выполняется следующим образом. В качестве источника УЗ колебаний используется пьезоэлектрический цилиндр. По стенкам пленкой стекает жидкость (h=0,2-0,3 см). Вдоль оси продувается газ. Полученные результаты дают не менее чем 4-х кратное ускорение процесса абсорбции.
Чем все это объясняется? В пленке жидкости возникает местная турбулизация из-за возникновения кавитации. Кроме того, возникает система поперечных волн, увеличивающая поверхность раздела.
Большой интерес представляют результаты, полученные при барботировании углекислого газа через жидкость. Показано, что при некоторых частотах поглощение газа интенсифицируется даже при очень малых интенсивностях.
Требования к УЗ аппаратуре для абсорбции:
- Интенсивность не менее 148 - 157 дБ.
- Частота 6 - 20 кГц.
- Скорость поглощения увеличивается не менее чем в 3 раза.
В качестве источников колебаний используются сирены, работающие без разбавления среды посторонними газами
