|
|
| Процесс выпаривания растворов |
|
ысота аппаратов со ступенчатым контактом. Для определения числа ступеней используют графические и аналитические методы. Рабочую высоту аппарата находят через число действительных ступеней, пользуясь зависимостью: H=nдh (h-расстояние между ступенями).20. Определение коэффициента массопередачиУравнение аддитивности фазовых сопротивлений1/Kx=1/вx+1/вym При кривой линии равновесия mи коэффициенты Kизменяются по длине аппарата. В этом случае при расчете его обычно разбивают на участки, в пределах каждого из которых mпринимают постоянной величиной и используют среднее для всего аппарата значение K.21. Определение движущей силы МОП, ЧЕП, ВЕПОпределение средней движущей силы процесса массопередачеЧисло единиц переноса выражается интегралами (), которые могут быть решены аналитически и графически. Методом граф. интегрирования через площадь fи масштабов M1и M2: n0y=fM1M2. Упрощенный граф. метод.Высота единиц переноса. ВЕП обратна пропорциональна объемному коэффициенту массопередачи.22. Определение числа ступеней (теоретическая и действительная тарелки КПД - локальный тарелки, колонны)Теоретическая тарелка - такая ступень или тарелка, которая соответствует некоторому участку аппарата, на котором жидкость полностью перемешиваются, а концентрации удаляющихся фаз являются равновесными.Существуют графические и аналитические методы.Метод кинетической кривой.Проводят линии A1C1 и т.п.Делят их в отношении к-та извлечения Ey Проводят линию Строят ступеньки Нt учитывается влияние перемешивание.При Ey =1кинетическая кривая совмещена с кривой равновесия.Определение числа теоретических тарелок.Для перехода к числу действительных тарелок - КПД колоны nд=nт/КПД. КПД - учитывает реальную кинетику массообмена на действительных тарелках, на которых никогда не достигается равновесия.КПД зависит от скорости движения фаз, перемешивания, направления движения, физ. свойств фаз.КПД тарелки - отношение изменения концентрации данной фазы на тарелке к движущей силе на входе той же фазы в ступень. 23. Метод кинетической кривойПроводят линии A1C1 и т.п.Делят их в отношении к-та извлечения EyПроводят линию Строят ступеньки Нt учитывается влияние перемешивание.При Ey =1кинетическая кривая совмещена с кривой равновесия.24. Абсорбция, общие сведения, типы абсорберов, насадки, требования к насадкам и абсорбентам, гидродинамические режимы работы абсорберовАбсорбцией называется процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).При физической абсорбции поглощаемый газ (абсорбтив) не взаимодействует химически с абсорбентом. В случае образования химического соединения между абсорбтивом и абсорбентом процесс называется хемосорбцией.Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима, на чем основано выделение поглощенного компонента из абсорбента - десорбция.Абсорбционные процессы широко распространенны в химической технологии, например: поглощение водой серного ангидрида, хлористого водорода и двуокиси азота с образованием соответствующих серной, соляной и азотной кислот; поглощение паров бензола в коксохимическом производстве, поглощение компонентов природного и попутного газов в нефтехимии и нефтепереработке и т.д.По способу создания этой поверхности абсорберы условно делят на следующие группы:1. Поверхностные и пленочные.2. Насадочные.3. Барботажные (тарельчатые).4. Распыливающие.Требования к насадкам:обладать большой поверхностью в единице объема (удельной поверхностью);хорошо смачиваться орошающей жидкостью;оказывать малое гидравлическое сопротивление потоку газа;равномерно распределять орошающую жидкость;быть стойкой к химическому воздействию среды в колонне;иметь малый насыпной вес;обладать высокой механической прочностью;быть достаточно дешевой.Режимы работы:пленочный - наблюдается при небольших плотностях орошения и малых скоростях газа. Заканчивается он в переходной точке А, которая называется точкой подвисания.подвисание. В режиме подвисания спокойное течение пленки нарушается: появляются завихрения и брызги, т.е. создаются условия перехода к барботажу. Это способствует увеличению интенсивности массообмена. Этот режим заканчивается в переходной точке В.эмульгирование - возникает в результате накопления жидкости в свободном объеме насадки. Гидравлическое сопротивление колонны при этом резко возрастает, что характеризуется отрезком ВСрежим уноса - отвечает обратному движению жидкости, выносимой из аппарата потоком газа. Режим аварийный и на практике не используется.25. Статика процесса абсорбции, влияние температуры и давления на процесс абсорбцииПри абсорбции содержание газа в растворе зависит от свойств газа и жидкости, от общего давления, температуры и парциального давления распределяемого компонента.Для случая бинарной газовой смеси, состоящей из распределяемого компонента А и газа-носителя В, взаимодействуют две фазы и три компонента. Поэтому по правилу фаз число степеней свободы будет равноС=К-Ф+2=3-2+2=3 Это значит, что для данной системы газ-жидкость переменными являются температура, давление и концентрации в обеих фазах. Следовательно, при постоянных температуре и общем давлении зависимость между концентрациями в жидкой и газовой фазах будет однозначной. Эта зависимость выражается законом Генри: парциальное давление газа над раствором пропорционально мольной доле этого газа в растворе., Числовые значения коэффициента Генри для данного газа зависят от природы газа и поглотителя и от температуры, но не зависят от общего давления. Зависимость константы Генри от температуры выражается уравнением, где q - дифференциальная теплота растворения газа;С - постоянная, зависящая от природы газа и абсорбента.Для идеальных растворов связь между мольными долями компонента в газе и в растворе можно оценить по закону Дальтона, Тогда уравнение равновесия примет видma-коэффициент распределения или константа фазового равновесия.26. Материальный баланс абсорбции, влияние удельного расхода абсорбента на размеры аппаратовПримем расходы фаз по высоте аппарата постоянными и выразим содержание поглощаемого компонента в относительных единицах. Тогда уравнение материального баланса будет иметь вид:G (Yн-Yк) =L (Xк-Xн)Удельный расход: l=L/G= (Yн-Yк) / (Xк-Xн)Lmin= (L/G) min= (Yн-Yк) / (Xк*-Xн)Увеличение удельного расхода ведет к снижению высоты аппарата и увеличению его диаметра. Оптимальный удельный расход определяется технико-экономическим расчетом.27. Скорость процесса абсорбцииСкорость процесса абсорбции характеризуется уравнением:М=КyFДyср и М=КХFДхсрКоэффициенты определяются:Мольные концентрации газовой фазы можно заменить парциальными давлениями газа в долях общего давления: М=КХFДpср 28. Схемы абсорбционных установокПоверхностный абсорбер:Пластинчатый абсорбер:Трубчатый абсорбер:Насадочный абсорбер:29. Перегонка жидкостей, общие сведенияОдним из наиболее распространенных методов разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или большего числа компонентов, является перегонка. В широком смысле перегонка представляет процесс частичного испарения и последующей конденсации образующихся паров, осуществляемый однократно или многократно. В результате получается жидкость, состав которой существенно отличается от исходной смеси.Разделение перегонкой основано на различной летучести компонентов смеси при одной и той же температуре. Поэтому при перегонке все компоненты смеси переходят в парообразное состояние в количествах, пропорциональных их фугитивности.В простейшем случае исходная смесь является бинарной, т.е. состоящей только из двух компонентов. Получаемый при ее перегонке пар содержит относительно большее количество легколетучего или низкокипящего компонента (НКК), чем исходная смесь. Следовательно, в процессе перегонки жидкая фаза обедняется, а паровая фаза обогащается НКК. Неиспарившаяся жидкость имеет состав относительно более богатый труднолетучим или высококипящим компонентом (ВКК). Эта жидкость называется остатком, а жидкость, полученная в результате конденсации паров, - дистиллятом или ректификатом.Степень обогащения паровой фазы НКК при прочих равных условиях зависит от вида перегонки. Существуют два принципиально отличных вида перегонки:а) простая перегонка, или дистилляция;б) ректификация.Простая перегонка представляет собой процесс однократного частичного испарения жидкой смеси и конденсации образующихся паров. Простая перегонка применима только для смесей, летучести компонентов которых существенно различаются. Обычно ее используют для предварительного грубого разделения жидких смесей, а также для очистки сложных смесей от нежелательных примесей, смол и т.д.Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс осуществляется путем контакта потоков пара и жидкости, имеющих различную температуру, и проводится обычно в колонных аппаратах. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно НКК, которым обогащаются пары, а из пара конденсируется преимущественно ВКК, переходящий в жидкость. Такой обмен компонентами, повторяющийся многократно, позволяет получить почти чистые НКК и ВКК. Пары после конденсации в отдельном конденсаторе разделяются на дистиллят и флегму - жидкость, возвращаемую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися парами. Пары получают путем частичного испарения остатка, являющегося почти чистым ВКК.30. Классификация бинарных систем, фазовые диаграмма P=f (x); t-x,y; y-x, азеотропные смесиНерастворимые другеОграниченно растворимые друг в друге С максимумом Идеальные С минимумом 3 и 5 - азеотропные, 3-5 - гомогенныеt-x,y диаграмма - совмещенный график зависимостей температуры кипения жидкости от ее состава и температуры насыщенных паров от их состава. Для ее построения используются данные расчета равновесных составов паровой и жидкой фаз. Вначале в координатах t-х наносят точки, соответствующие температурам кипения жидкости и равновесным ее концентрациям Х. Через найденные точки проводят плавную линию, которая носит название линии кипения жидкости. Затем на эту же диаграмму наносят точки, соответствующие температурам кипения и равновесным составам пара У*. Полученные точки так же соединяют плавной линией, которая называется линией насыщения (или конденсации) 31. Простая перегонка, перегонка с дефлегмацией, материальный балансПерегонку проводят путем постепенного испарения жидкости, находящейся в перегонном кубе. Образующиеся пары отводятся и конденсируются. Процесс осуществляется периодическим или непрерывным способом. Если процесс проводится периодически, то в ходе отгонки НКК содержание его в кубовой жидкости уменьшается. Вместе с тем изменяется и состав дистиллята, который обедняется НКК по мере протекания процесса. В связи с этим отбирают несколько фракций дистиллята, имеющих различный состав. Простая перегонка, проводимая с получением конечного продукта разного состава, называется фракционной, или дробной перегонкой.Для составления материального баланса простой перегонки примем, что в кубе в некоторый момент времени содержится L кг перегоняемой смеси, имеющей текущую концентрацию по НКК х. Количество НКК в жидкости в этот момент равно Lx. Пусть за бесконечно малый промежуток времени dф испарится dL кг смеси и концентрация жидкости в кубе изменится на dx. При этом образуется dL кг пара, равновесного с жидкостью и имеющего концентрацию у* количество НКК в паре будет dLy*. Соответственно остаток жидкости в кубе составит (L-dL) кг, а его концентрация будет (x-dx). Тогда материальный баланс по НКК выразится уравнением Lx= (L-dL) (x-dx) +dLy* Раскрывая скобки и отбрасывая бесконечно малые высших порядков, после разделения переменных получим . Это дифференциальное уравнение можно проинтегрировать в пределах от начального количества L=F до конечного L=W и при изменении концентрации НКК в кубе от xF до xW. После интегрирования получим . Средний состав получаемого дистиллята рассчитывают по уравнению материального баланса по НКК:, откуда .Для повышения степени разделения смеси простую перегонку осуществляют, обогащая дополнительно дистиллят путем дефлегмации. Пары из перегонного куба 1 поступают в дефлегматор 2, где они частично конденсируются. Из пара конденсируется преимущественно ВКК и получаемая жидкость, так называемая флегма, сливается в куб. Пары, обогащенные НКК, поступают в конденсатор-холодильник 3, где полностью конденсируются. Дистиллят собирается в сборники 4. Окончание операции контролируют по температуре кипения жидкости в кубе, которая должна соответствовать заданному составу остатка.32. Ректификация, принцип ректификацииВ основе разделения жидких смесей летучих компонентов ректификацией используется принцип последовательно повторяющихся процессов однократного испарения. В свою очередь разделение жидких смесей однократным испарением основано на различии в летучестях компонентов (давлениях насыщенных паров чистых компонентов, взятых при одной и той же температуре). Процесс однократного испарения и принцип ректификационного разделения достаточно наглядно иллюстрируется схемами:Процесс разделения жидких смесей ректификацией представляет собой ряд последовательно соединенных между собой процессов однократного испарения. Жидкость, содержащая НК в количестве Х1, нагревается до температуры tкип.1. Образуется насыщенный пар с равновесным содержанием НК У1*. Сконденсировав этот пар, получаем жидкость с содержанием НК Х2=У1*. Вновь нагреваем эту жидкость до соответствующей температуры кипения tкип.2. Образуется новый насыщенный пар с повышенным содержанием низкокипящего компонента, который вновь конденсируется и полученная жидкость вновь испаряется. В результате последовательно повторяющихся процессов однократного испарения пар обогащается низкокипящим компонентом, а жидкость - высококипящим компонентом.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|
|
|
|
© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент. |
|
|
