Масообменные процессы и аппараты. Назначение, устройство, принцип действия и правила эксплуатации

Процессы, в которых происходит диффузионный переход вещества из одной фазы в другую, называются массообменным процессам. К ним относятся абсорбция, адсорбция, экстракция, ректификация, перегонка, растворение, кристаллизация. Основным условием такого процесса является наличие двух фаз. Процессы массообмена могут протекать между жидкой, твердой и газообразной фазами.

Движущей силой процесса массообмена (массопередачи) является разность химических потенциалов системы. При этом придельным состоянием процесса масоопередачи является достижения равновесия.

Масообменные процессы проводят в следующем технологическом оборудовании: перегонные кубы; ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы, десорберы, экстракторы.

Конструкция масоообменных аппаратов зависит от технологической схемы, а также относительного движения жидкости и газа и способа образования поверхности контакта фаз. Существует три вида движения фаз относительно друг друга: противоточное движение; прямоточное движение; перекрестное движение фаз. При этом противоточный массообмен осуществляется при многоступенчатом или непрерывном контакте фаз в аппарате.

Схема движения потоков показана на рисунке 2..

В литературных источниках [Александров 1-6 ] приведена я классификация массообменных аппаратов.

Масообменные аппараты делятся на два класса:

1- со ступенчатым контактом фаз (многоступенчатые);

2- с непрерывным контактом фаз.

Ступени контакта фаз в многоступенчатых массообменном аппарате могут быть противоточные, перекрестные и прямоточные. В свою очередь перекрестное движение фаз может быть перекрестно-противоточное и перекрестно-прямоточное (сюда же относится и вихревое движение).

По способу образования поверхности контакта фаз массообменные аппараты делятся на две группы:

- с фиксированной поверхностью контакта (насадочные, пленочные аппараты);

- с поверхностью контакта, которая образуется в процессе взаимодействия потоков (все остальные аппараты).

А – в перекрестном токе; б – в перекрестном токе и противотоке одновременно (перекрестно-противоточное движение); в – в противотоке; г – в перекрестном токе и прямотоке одновременно (перекрестно-прямоточное движение); д – в прямотоке.

Рисунок 2.1 - Схема движения потоков в противоточном разделительном каскаде с движением фаз на каждой ступени контакта [Александров 1-6 ]

В зависимости от использования различных сил для сепарации фаз после их контакта масоообменные аппараты делятся на: инерционные (прямоточные и перекрестно-прямоточные контактные устройства), гравитационные (противоточные и перекрестноточные контактные устройства) и центробежные (вихревые контактные устройства.