Автор: Пользователь скрыл имя, 22 Мая 2013 в 17:11, контрольная работа
Відповідь: за заданими параметрами, з ефективністю вловлювання пилу не нижче 60% , ми розрахували апарат для очищення газів від твердих домішок. Нам потрібно використовувати одну групу із двох циклонів типу ЦН – 24 діаметром 1000 мм кожний, загальна висота циклонів 4,26 м за [1, табл.3.2]. Приведені витрати складають 3741,7 грн/год.
1. Теоретичне питання № 1………………………………………………..с.
2. Теоретичне питання № 2………………………………………………..с.
3. Задача…………………………………………………………………….с.
Перелік використаної літератури…………………………………………с.
Міністерство освіти і науки України
Черкаський державний технологічний університет
Кафедра хімічної технології неорганічних речовин
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з предмету: “Технологія очистки та рекуперації відходів ”
Перевірив: доцент Вязовик В.М. ___________ |
Виконав: студентка гр. ЗХТ -52 Скринник Я. В. _____________ |
2009
Зміст
1. Теоретичне питання № 1………………………………………………..с.
2. Теоретичне питання № 2………………………………………………..с.
3. Задача………………………………………………………………
Перелік використаної літератури…………………………………………с.
Основи абсорбційних методів очищення газів.
Рівновага в системі газ – рідина. При абсорбції проходить взаємодія між газом та розчином , в якому міститься речовина, яка реагує з цим газом. Іноді газ, що розчиняється реагує безпосередньо з самим розчинником. Дослідні дані з розчинності газів у рідинах наведені у довідниках. Коли концентрація розчиненого газу мала, а температура та тиск далекі від критичних значень, рівновага в системах газ – рідина визначається законом Генрі:
де рі – парціальний тиск і-го компоненту в газах при рівновазі;
Ні – константа Генрі і-го компоненту, яка має розмірність тиску;
хі – молярна доля і-го компоненту у рідині;
уі – молярна доля і-го компонента у газовій фазі при рівновазі;
Р – загальний тиск;
К = Ні/Р – безрозмірна константа.
Константа Генрі збільшується із зростанням температури, при цьому дотримується співвідношення
де R – універсальна газова стала;
Т – температура;
∆Н – теплота абсорбції.
Коли газ вступає
у розчині у хімічну реакцію,
закон Генрі слід застосовуват
Кінетичні закономірності. В залежності від здібностей взаємодії поглинача та компоненту, який добувається з газової суміші, абсорбційні методи поділяються на методи, які базуються на закономірностях фізичної абсорбції, ті методи абсорбції, які супроводжуються хімічною реакцією у рідинній фазі.
В процесах фізичної абсорбції перенесення речовини у межах фази визначається рівняннями масовіддачі:
Перенесення речовини з однієї фази в іншу визначається рівняннями масопередачі:
Зв’язок коефіцієнтів масопередачі з коефіцієнтами масовіддачі:
1/Кг=(1/bг)+(m/bж), 1/Кж=(1/bгm)+(1/bж)
тут Ga – кількість речовини, що переноситься в одиницю часу при фізичній абсорбції, кмоль/год.;
βг і βж – коефіцієнти масовіддачі відповідно в газовій та рідинній фазах, м/год;
F – поверхня контакту фаз, м2;
у і х – концентрації компоненту який передається у газовій та рідинній фазах,кмоль/м3;
ур і хр - концентрації компоненту, який передається на кордоні розділу фаз в газі та рідині, кмоль/м3;
Кг і Кж – коефіцієнти масопередачі, віднесені до концентрації в газовій та рідинний фазах,м/год;
у* - концентрація компоненту в газі, рівноважна з концентрацією газу,кмоль/м3;
х* - концентрація компоненту у рідині, рівноважна з концентрацією газу,кмоль/м3;
m – константа фазової рівноваги (ур =mхр).
В системах з високою розчинністю m наближується до 0, тому Кг≈ βг тому, в такій системі газ – рідина увесь опір масопередачі зосереджено на боці газу. При малій розчинності газу у рідині m має більше значення, тому Кж≈ βж. У цьому випадку весь опір масопередачі зосереджено у рідинній фазі. Так як величина βг значно більше, ніж βж то процес абсорбції буде йти швидше у системі з дифузійним опором в газовій фазі, тому розміри апарату в цьому випадку будуть менше.
При протіканні хімічної
реакції в рідинній фазі
Рівняння масовіддачі при хемосорбції:
G'A=b'жFΔж=bжF(Δж+d).
Коефіцієнт прискорення абсорбції в рідинній фазі при протіканні хімічної реакції
Зв’язок коефіцієнта масопередачі з коефіцієнтом масовіддачі при хемосорбції визначається рівняннями:
Тут позначення зі
штрихом відповідають
Дж – рухома сила абсорбції;
m\ - константа фазової рівноваги для фізичної абсорбції з поправкою на іонну силу розчину;
б – величина, на яку підвищується рухома сила в рідинній фазі при протіканні у ній хімічної реакції.
Коефіцієнт прискорення
залежить від швидкості
Відносний опір газової і рідинної фаз в процесі дифузії при абсорбції, що супроводжується хімічною реакцією, є функцією не тільки коефіцієнта дифузії розчиненого газу в газовій і рідинній фазах, розчинності газу та часу проникнення , але й концентрації реагенту, який не прореагував, а також швидкості дифузії реагенту в рідинній фазі та швидкості реакції.
Швидкість абсорбції при хімічній реакції типу
повільного порядку а по компоненту А, порядку β (0, 1, 2) по хемосорбенту В і першого порядку по кожному з продуктів реакції Е і F рекомендується визначати по наближеному рівнянню
(1.13)
Помножувач, що стоїть
у фігурних скобках,
M=Bж/nAp, A=Ap/Aж,
K1,2= -N1/2±
=(K1 – K2)(4/p) DA/b2ж.
тут а – питома поверхня контакту фаз,м2/м3;
М – стехіометричний параметр;
Вж – концентрація вільного хемосорбенту в основній масі рідини,кмоль/м3;
Ар і Аж – концентрація компоненту, який передається на кордоні розділу фаз і в основній масі рідини, кмоль/м3;
DА – коефіцієнт дифузії компонента, який передається, м2/год;
х – відстань, яку проходить частка рідини в дифузійному шарі,м;
ωж – повздовжня швидкість руху частки рідини,м/год.;
К1.2, N,N1,N2 – коефіцієнти.
Нижче наведені
рівняння для розрахунку
Беззворотня реакція
нульового порядку по
Беззворотня реакція першого порядку. До такого випадку відноситься поглинання СО2 водними розчинами моноетаноламіну при високих ступенях карбонізації (n=2, а=b=1):
X=1+[1/(1–Aж)][R/(R/M)+1]
або за більш точним рівнянням:
Х = 2(M
причому
де R – кінетичний параметр;
q – дифузійний параметр;
DB – коефіцієнт молекулярної дифузії хемосорбенту, м2/ч;
rп – константа швидкості прямої реакції, 1/с.
При DA»DB для розрахунку х можна користуватися також рис. 1.1, а. При R>5М, Аж»0 и Вж<Вж.кр коефіцієнт прискорення не залежить від кінетичного параметру R. Наприклад, для абсорбції NH3 сірчаною кислотою коефіцієнт прискорення
В цих умовах реакція протікає миттєво і швидкість абсорбції дорівнює:
при Вж ≥Вж.кр реакція протікає миттєво на поверхні розділу фаз, тому весь опір зосереджено в газовій фазі. В цьому випадку концентрація хемосорбенту Вж значно перевищує концентрацію компоненту, що абсорбується, Ар:
Вж.кр= (n/q) (bг/bж)·Аг=пGA/qabж.
В області M>5R, Aж»0 коефіцієнт прискорення не залежить від М. Наприклад, поглинання СО2 розчином NOH при надлишку лугу (n=2, a=b=1). В цьому випадку коефіцієнт прискорення дорівнює:
Незворотна реакція
другого порядку. В цьому
x=1+[M/(1+Aж)][(
при умові
z=2(a+1)/p(R
Зворотна реакція першого порядку. Константа рівноваги реакції A⇄В дорівнює К=r п/r0=В/А.
Якщо А – концентрація вільного компоненту у рідині, а С = А + В – загальна концентрація компоненту, тоді ці концентрації і коефіцієнти масовіддачі будуть пов’язані між собою наступними співвідношеннями:
Тоді коефіцієнт прискорення буде дорівнювати
де rп, r0 – константи швидкості прямої і зворотної реакцій, 1/с;
bA і bc –коефіцієнти масовіддачі, які визначається відповідно при рухаючий силі, що дорівнює (Aр–Aж) и (Ср–Сж).
При використанні в розрахунках bc коефіцієнт прискорення дорівнює:
xc=bc/bж=xA/(1+K)=
В цьому випадку хс<1, т. є. коефіцієнт bc нижче, чим коефіцієнт масовіддачі при фізичній абсорбції – bж.
Для абсорбції, яка супроводжується повільною зворотною реакцією, наприклад поглинання SO2 або С12 водою, коефіцієнт прискорення може бути розрахований за формулою:
Информация о работе Контрольная работа по "Технолгии очистки и рекуперации отходов"