Compoziția amestecului inițial pentru producerea pietrei artificiale. (Galerie foto „Tehnologiile noastre” pe pagina cu același nume. Ceea ce este inclus în compoziția piatră de parament artificială produsă pe matrițe elastice flexibile. În esență, piatra decorativă de parament despre care vorbim este un nisip tipic pe bază de ciment Portland beton, realizat prin vibroturnare în matrici elastice speciale flexibile - modelate și special colorate. Luați în considerare principalele componente ale amestecului de beton pentru producerea pietrei artificiale de parament prin vibroturnare. Liantul este baza oricărei pietre de parament artificial. În acest caz, acesta este cimentul Portland de calitate M-400 sau M-500. Pentru a ne asigura că calitatea betonului rămâne constant ridicată, vă recomandăm să folosiți numai ciment „proaspăt” (după cum știți, își pierde rapid proprietățile în timp și din cauza depozitării necorespunzătoare) de același producător, cu o bună reputație. Pentru producția de piatră decorativă de față, atât obișnuită, ciment gri și și alb. ciment. În natură, există o serie de culori și nuanțe care pot fi replicate doar pe cimentul alb. În alte cazuri, se folosește portland gri (din motive de fezabilitate economică).
Mulți producători autohtoni de piatră artificială au folosit recent în mod activ gipsul ca liant. În același timp, ei susțin că produsele lor sunt beton de argilă expandată. Și, de regulă, betonul de argilă expandată este într-adevăr prezentat la standurile companiilor. Dar există un punct care determină comportamentul producătorilor de piatră artificială de fațare. Costul matrițelor de injecție elastice flexibile care vă permit să repetați cu exactitate textura pietrei este foarte mare.
Iar daca se respecta tehnologia, rulajul matritelor de injectie, adica timpul de la turnarea betonului pana la momentul decaparii produsului, este de 10-12 ore, fata de 30 de minute pe tencuiala. Acesta este ceea ce determină companiile să folosească gipsul ca liant. Și prețul gipsului este de cel puțin cinci ori mai mic decât prețul cimentului alb. Toate acestea oferă companiilor super profituri. Dar prețul de emisiune pentru utilizatorul final este foarte mare! Rezistența extrem de scăzută la îngheț și rezistența unor astfel de produse nu vă vor permite să vă bucurați de vederea fațadelor pentru o lungă perioadă de timp.
În fotografiile prezentate, produsul din ipsos este la un an de la instalare. Mai multe fisuri și fracturi sunt clar vizibile. Prin urmare, utilizarea acestui material la scară industrială este dificilă. Pe baza sarcinilor cu care ne confruntăm, preferăm să producem piatră artificială de parament - un material care este aproape de piatra naturală în ceea ce privește duritatea și proprietățile de abraziune, potrivit atât pentru placarea exterioară, cât și pentru cea interioară, mai degrabă decât decorațiuni care sunt fragile și capricioase pentru apă. Material de umplutură. În funcție de tipul de umplutură utilizat, piatra artificială de parament pe bază de ciment poate fi „grea” (2-2,4 g/cm3) sau „ușoară” (aproximativ 1,6 g/cm3). În mod ideal, betonul greu este utilizat pentru producția de piatră de pavaj, plăci de pavaj decorative, borduri, cadre de soclu și piatră de interior. Pentru producția de piatră artificială de parament folosită pentru decorarea exterioară, se folosește beton ușor.
Aproximativ asta fac producătorii care lucrează pe tehnologia americană. În regiuni, din păcate, se folosește predominant betonul greu. Desigur, este mult mai ușor să faci o piatră decorativă pe nisip, dar o piatră ușoară va fi întotdeauna de preferat pentru consumator. Este doar o chestiune de alegere. Pentru producerea pietrei artificiale grele de parament se folosește nisip cuarț grosier cu o fracțiune de 0,63-1,5 mm (folosirea nisipului fin înrăutățește caracteristicile de rezistență ale betonului) și, după caz, pietriș fin, cum ar fi marmura, dintr-o fracțiune. de 5-10 mm. Piatra de parament „ușoară” este realizată din nisip de argilă expandată. Dar în producția de piatră artificială de fațare pe argilă expandată, trebuie luat în considerare următorul factor. În iulie 2001, am primit informații de la clienți despre apariția unor „împușcături” pe suprafața produselor (beton ușor) (umflarea punctată a materialului alb). În urma consultărilor cu specialiști, s-a constatat că „împușcăturile” apar ca urmare a degradarii incluziunilor de var din argila expandată.
Atunci când calciul liber interacționează cu umiditatea (apa sau vaporii acesteia), are loc o reacție chimică însoțită de o creștere a volumului boabelor de calciu libere, rezultând așa-numitul efect „împușcat”. CaO + H2O \u003d Ca (OH) 2 + CO2 \u003d CaCO3 Particularitatea acestei reacții chimice este că durează foarte mult timp - până la 6 luni. Producătorii de argilă expandată produc produse în conformitate cu GOST, care permite prezența boabelor de var până la 3% din masa totală. Efectul „împuşcăturilor” reduce proprietăţile de consum ale produselor, astfel încât sarcina a fost găsirea unui nou material de umplutură pentru producţia de beton uşor.
S-a observat ca reactia de dezintegrare a varului determina degradarea suprafetei produsului NUMAI in timpul finisarii interioare. La utilizarea produselor pentru finisarea soclurilor și fațadelor clădirilor, nu se observă deteriorarea vizibilă a materialului de finisare. Potrivit declarațiilor unui angajat al NIIZhB, degradarea calcarului este nivelată atunci când se utilizează produse pentru decorarea exterioară a clădirilor. În legătură cu identificarea acestui model, din august 2001, produsele pentru lucrări de interior au fost produse nu pe argilă expandată, ci pe un alt agregat (mai greu). Pentru a trece la un singur umplutură, oferim următoarele soluții la această problemă: 1. Utilizați argilă expandată zdrobită cu o fracțiune de cel puțin 2 cm ca umplutură 2. Creați haldele de argilă expandată cu expunere într-o zonă deschisă timp de cel puțin 6 -9 luni.
3. Crearea unui material de umplutură neuniform din nisip de cuarț și a unui material de umplutură artificial mai ușor. 4. Utilizarea zgurii ponce. totuși, densitatea în vrac a produsului finit va crește la 1800-2000 kg/m3. Agregatul ușor trebuie să îndeplinească următoarele cerințe. greutatea în vrac este de aproximativ 600 kg/m3. nisip dintr-o fracție de 0-0,5 cm sau 0-1 cm (prezența unei fracțiuni fine de 15% în volum. Rezistența la compresiune de 18 kg/cm (indice de argilă expandată. Absorbție de apă până la 25% (indice de argilă expandată). În producția de piatră artificială de parament, plăci de pavaj decorative), produse arhitecturale mici pe matrițe elastice flexibile, se pot utiliza următoarele materiale de umplutură: Zgură ponce, Zgură granulată, Piatră sfărâmată și nisip de zgură, Sticlă spumă, Nisip perlit expandat, Perlit expandat rigid , Vermoculit expandat, Polistiren expandat, Nisip de cuarț îmbogățit, Așchii de marmură, Nisip de construcții (alb), Nisip de turnare, Piatră ponce vulcanică.Pigmenti și coloranți.Cea mai importantă componentă a unei pietre decorative de parament sunt pigmenții (coloranții) folosiți.Abili sau inepți. utilizarea coloranților afectează în mod direct aspectul produsului final.În mâinile experimentate, betonul obișnuit se transformă în ceva complet imposibil de distins de piatra naturală „sălbatică”. Cum să realizezi acest lucru? Pentru colorarea cimentului se folosesc pigmenti minerali anorganici (titan, fier, oxizi de crom) si coloranti speciali rezistenti la lumina si intemperii. Producătorii cu experiență aleg de obicei coloranți de la companii precum Bayer, Du Pont, Kemira și altele nu mai puțin reputate. Acest lucru se datorează nu numai calității constant înalte a produselor lor, ci și gamei lor largi de produse. Deci, Bayer oferă câteva zeci de pigmenți de oxizi de fier. Combinându-le între ele, puteți alege aproape orice nuanță de culoare dorită. Deci, cimentul Portland, nisipul de argilă expandată și pigmenții sunt compoziția principală a pietrei artificiale. Mulți producători de produse din beton arhitectural se limitează la acest lucru, în ciuda faptului că există un număr mare de diverși aditivi în cimenturi pentru a îmbunătăți anumite caracteristici. În orice oraș important, puteți găsi furnizori de aditivi autohtoni și importați pentru beton. Acestea sunt diverși superplastifianți care îmbunătățesc lucrabilitatea și măresc rezistența betonului; aditivi polimer-latex care au un efect benefic asupra durabilității betonului; acceleratori de întărire a betonului și aditivi care antrenează aer; hidrofuge volumetrice, reducând de multe ori absorbția de apă (utile pentru fațadă, subsol și piatră de pavaj); fibre chimice pentru armarea dispersată, care mărește dramatic rezistența la fisurare și multe altele. Pentru a utiliza oricare dintre acești aditivi sau nu - decideți singuri, vrem doar să vă recomandăm utilizarea compușilor de impregnare de protecție pentru tratarea suprafeței pietrei decorative de parament. Hidrofugătorul selectat corespunzător pentru beton va obține următoarele rezultate. va crește estetica percepției pietrei și va elimina „prăfuirea” - o trăsătură caracteristică oricărui beton de ciment. va crește durata de viață a pietrei de fațadă (în acest caz, procesul de distrugere a betonului decorativ afectează în primul rând saturația culorii cu mult înainte de apariția primelor semne de distrugere, motiv pentru care este expunerea particulelor de agregate pe suprafața frontală). a pietrei.Va reduce drastic riscul de eflorescență la suprafața pietrei, care reprezintă un adevărat dezastru pentru betoanele decorative pe bază de ciment, motiv pentru care ar trebui să li se acorde cea mai mare atenție.
dizolvarea apei. Soluția obținută după trecerea gazelor prin apă a avut o reacție acidă. Când această soluţie a fost tratată cu azotat de argint, au precipitat 14,35 g de precipitat alb. Determinați compoziția cantitativă și calitativă a amestecului inițial de gaze. Soluţie.
Gazul care arde pentru a forma apă este hidrogenul, care este ușor solubil în apă. Reacționează în lumina soarelui cu o explozie hidrogen cu oxigen, hidrogen cu clor. Evident, în amestecul cu hidrogen era clor, pentru că. HC1 rezultat este foarte solubil în apă și dă un precipitat alb cu AgNO3.
Astfel, amestecul este format din gaze H2 și C1:
1 mol 1 mol
HC1 + AgN03 -» AgCI4-HN03.
x mol 14,35
La prelucrarea a 1 mol de HC1, se formează 1 mol de AgCl, iar la prelucrarea x mol, 14,35 g sau 0,1 mol. Mr(AgCl) = 108 + 2 4- 35,5 = 143,5, M(AgCl) = 143,5 g/mol,
v= - = = 0,1 mol,
x = 0,1 mol de HC1 a fost conținut în soluție. 1 mol 1 mol 2 mol H2 4-C12 2HC1 x mol y mol 0,1 mol
x \u003d y \u003d 0,05 mol (1,12 l) de hidrogen și clor au reacționat pentru a forma 0,1 mol
HC1. Amestecul conținea 1,12 litri de clor, iar hidrogen 1,12 litri + 1,12 litri (exces) = 2,24 litri.
Exemplul 6 Un laborator are un amestec de clorură de sodiu și iodură. 104,25 g din acest amestec au fost dizolvate în apă și un exces de clor a fost trecut prin soluția rezultată, apoi soluția a fost evaporată la sec și reziduul a fost calcinat la greutate constantă la 300 °C.
Masa de substanță uscată s-a dovedit a fi 58,5 g. Determinați compoziția amestecului inițial în procente.
Mr(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5, M(NaCl) = 58,5 g/mol, Mr(Nal) = 127 + 23 = 150 M(Nal) = 150 g/mol.
În amestecul inițial: masa NaCl - x g, masa Nal - (104,25 - x) g.
Când trece printr-o soluție de clorură și iodură de sodiu, iodul este deplasat de acestea. La trecerea reziduului uscat, iodul s-a evaporat. Astfel, numai NaCl poate fi o substanță uscată.
În substanța rezultată: masa de NaCl a originalului x g, masa rezultatului (58,5-x):
2 150 g 2 58,5 g
2Nal + C12 -> 2NaCI + 12
(104,25 - x)g (58,5 - x)g
2 150 (58,5 - x) = 2 58,5 (104,25 x)
x = - = 29,25 (g),
acestea. NaCI în amestec a fost 29,25 g, iar Nal - 104,25 - 29,25 = 75 (g).
Găsiți compoziția amestecului (în procente):
w(Nal) = 100% = 71,9%,
©(NaCl) = 100% - 71,9% = 28,1%.
Exemplul 7 Se dizolvă în apă 68,3 g dintr-un amestec de nitrat, iodură şi clorură de potasiu şi se tratează cu apă cu clor. Ca rezultat, s-au eliberat 25,4 g de iod (neglijându-se solubilitatea în apă). Aceeași soluție a fost tratată cu azotat de argint. Au căzut 75,7 g de sediment. Determinați compoziția amestecului inițial.
Clorul nu interacționează cu nitratul de potasiu și clorura de potasiu:
2KI + C12 -» 2KS1 + 12,
2 mol - 332 g 1 mol - 254 g
Mg (K1) \u003d 127 + 39 - 166,
x = = 33,2 g (KI a fost în amestec).
v(KI) - - = = 0,2 mol.
1 mol 1 mol
KI + AgN03 = Agl + KN03.
0,2 mol x mol
x = = 0,2 mol.
Mr(Agl) = 108 + 127 = 235,
m(Agl) = Mv = 235 0,2 = 47 (r),
atunci va fi AgCl
75,7 g - 47 g = 28,7 g.
74,5 g 143,5 g
KCI + AgN03 = AgCI + KN03
X \u003d 1 L_ \u003d 14,9 (KCl).
Prin urmare, amestecul a conținut: 68,3 - 33,2 - 14,9 = 20,2 g KN03.
Exemplul 8. Pentru a neutraliza 34,5 g de oleum, se consumă 74,5 ml de soluție de hidroxid de potasiu 40%. Câți moli de oxid de sulf (VI) reprezintă 1 mol de acid sulfuric?
Acidul sulfuric 100% dizolvă oxidul de sulf (VI) în orice raport. Compoziția exprimată prin formula H2S04*xS03 se numește oleum. Să calculăm cât hidroxid de potasiu este nevoie pentru a neutraliza H2SO4:
1 mol 2 mol
H2S04 + 2KOH -> K2S04 + 2H20 xl mol y mol
y - 2*x1 mol de KOH este folosit pentru a neutraliza SO3 în oleum. Să calculăm cât de mult KOH este necesar pentru a neutraliza 1 mol de SO3:
1 mol 2 mol
S03 4- 2KOH -> K2SO4 + H20 x2 mol z mol
z - 2 x 2 moli de KOH merg pentru a neutraliza SOg în oleum. Pentru neutralizarea oleum-ului se folosesc 74,5 ml de soluție de KOH 40%, adică. 42 g sau 0,75 mol KOH.
Prin urmare, 2 xl + 2x 2 \u003d 0,75,
98 xl + 80 x2 = 34,5 g,
xl = 0,25 mol H2SO4,
x2 = 0,125 mol SO3.
Exemplul 9 Există un amestec de carbonat de calciu, sulfură de zinc și clorură de sodiu. Dacă 40 g din acest amestec sunt tratate cu un exces de acid clorhidric, se vor elibera 6,72 litri de gaze, a căror interacțiune cu un exces de oxid de sulf (IV) eliberează 9,6 g de sediment. Determinați compoziția amestecului.
Când este expus la un amestec de acid clorhidric în exces, monoxid de carbon (IV) și hidrogen sulfurat ar putea fi eliberat. Doar hidrogenul sulfurat interacționează cu oxidul de sulf (IV), prin urmare, în funcție de cantitatea de precipitat, volumul acestuia poate fi calculat:
CaC03 + 2HC1 -> CaC12 + H20 + C02t(l)
100 g - 1 mol 22,4 l - 1 mol
ZnS + 2HC1 -> ZnCl2 + H2St (2)
97 g - 1 mol 22,4 l - 1 mol
44,8 l - 2 mol 3 mol
2H2S + S02 -» 3S + 2H20 (3)
xl l 9,6 g (0,3 mol)
xl = 4,48 L (0,2 mol) H2S; din ecuațiile (2 - 3) se poate observa că ZnS a fost de 0,2 mol (19,4 g):
2H2S + S02 -> 3S + 2H20.
Evident, monoxidul de carbon (IV) din amestec a fost:
6,72 l - 4,48 l \u003d 2,24 l (CO2).
Introducere
Rectificarea este un proces de transfer de masă, care se realizează în cele mai multe cazuri în aparate cu coloană în contracurent cu elemente de contact (ambalaje, plăci) similare celor utilizate în procesul de absorbție. Prin urmare, metodele de abordare a calculului și proiectării instalațiilor de distilare și absorbție au multe în comun. Cu toate acestea, o serie de caracteristici ale procesului de rectificare (raport diferit de încărcături de lichid și abur în părțile inferioare și superioare ale coloanei, proprietățile fizice ale fazelor și coeficientul de distribuție variabil de-a lungul înălțimii coloanei, fluxul de masă comun și procesele de transfer termic) complică calculul acestuia.
Una dintre dificultăți este lipsa regularităților generalizate pentru calcularea coeficienților cinetici ai procesului de rectificare. În cea mai mare măsură, acest lucru se aplică coloanelor cu un diametru mai mare de 800 mm cu ambalaje și tăvi, care sunt utilizate pe scară largă în industriile chimice. Majoritatea recomandărilor se rezumă la utilizarea dependențelor cinetice obținute în studiul proceselor de absorbție pentru calculul coloanelor de distilare.
În procesul de distilare, există un schimb continuu între fazele lichide și de vapori. Faza lichidă este îmbogățită cu o componentă cu punct de fierbere mai mare, iar faza de vapori este îmbogățită cu una cu un punct de fierbere mai scăzut. Procesul de transfer de masă are loc pe toată înălțimea coloanei, între flegma care curge în jos și aburul care se ridică. Pentru intensificarea procesului de transfer de masă se folosesc elemente de contact, ceea ce permite creșterea suprafeței de transfer de masă. În cazul utilizării unui ambalaj, lichidul curge în jos în peliculă subțire pe suprafața acestuia; în cazul utilizării tăvilor, vaporii trec prin stratul de lichid de pe suprafața tăvilor. Această lucrare prezintă calculul unei coloane de distilare cu tavă pentru separarea unui amestec binar de acetonă - benzen
Schema principală a unei instalații de distilare
Schema schematică a unității de distilare este prezentată pe. Amestecul inițial din rezervorul intermediar 1 este alimentat de o pompă centrifugă 2 către schimbătorul de căldură 3, unde este încălzit până la punctul de fierbere. Amestecul încălzit este alimentat la diviziunea în coloana de distilare 5 de pe placa de alimentare, unde compoziția lichidului este egală cu compoziția amestecului inițial X F .
Curgând în jos pe coloană, lichidul interacționează cu aburul care se ridică în sus, care se formează în timpul fierberii lichidului inferior în cazanul 4. Compoziția inițială a vaporilor este aproximativ egală cu compoziția reziduului inferior X w, adică. epuizat în componenta volatilă. Ca rezultat al schimbului de masă cu lichidul, vaporii sunt îmbogățiți cu o componentă foarte volatilă. Pentru o îmbogățire mai completă, partea superioară a coloanei este irigată în conformitate cu un raport de reflux dat cu un lichid (flegmă) de compoziție X p obținut într-un condensator de reflux 6 prin condensarea aburului care iese din coloană. O parte din condens este îndepărtată din deflegmator sub forma unui produs de separare finit - distilat, care este răcit în schimbătorul de căldură 7 și trimis în rezervorul intermediar 8.
Din partea inferioară a coloanei, pompa 9 elimină continuu lichidul de jos - un produs îmbogățit cu o componentă cu volatilitate scăzută, care este răcit în schimbătorul de căldură 10 și trimis în rezervorul 11.
Astfel, într-o coloană de distilare se realizează un proces continuu de neechilibru de separare a amestecului binar inițial într-un distilat (cu un conținut ridicat de component volatil) și un reziduu de distilare (îmbogățit cu o componentă nevolatilă).
Orez. 1 Schema schematică a unității de distilare:
1 - recipient pentru amestecul inițial; 2.9 – pompe; 3 – schimbător de căldură-încălzitor; 4 - boiler; 5 - coloana de distilare; 6 - deflegmator; 7 – răcitor de distilat; 8 - recipient pentru colectarea distilatului; 10 – răcitor lichid inferior; 11 - recipient pentru lichidul de jos.
Calculul tehnologic al unei coloane de distilare de acțiune continuă
Exercițiu
Proiectați o instalație de distilare pentru separarea amestecurilor.
Amestec: acetonă - benzen.
Cantitatea de amestec original: 
t/h=15000 kg/h
Compoziția amestecului inițial: 
% în greutate
Compoziția reziduului de TVA: 
% în greutate
Compoziția distilate: 
% în greutate
Presiune aburului de încălzire: 5 atm
Presiune în coloană: 1 ata
Tip dispozitive de contact: discuri supape
Construirea etapelor procesului de rectificare
Conversia fracțiilor de masă în molar
,
unde M A și M B sunt masele molare ale acetonei și, respectiv, benzenului, kg/mol.
MA = 58 kg/mol; M B = 78 kg/mol
Bilanțul material al coloanei
Masa molară a amestecului inițial
Mole al doilea consum al amestecului
Consumul de distilate
Să substituim această expresie în , unde F, D, W sunt costurile amestecului inițial, distilat, reziduu de distilare, kmoli/s.
kmol/s
Echilibrul dintre vapori și lichid
Tabelul 1. Compozițiile de echilibru ale lichidului ( X) și pereche ( y) în mol. și punctul de fierbere ( t) în °C amestecuri binare la 760 mm. rt. Artă.
Orez. 2 Curba de echilibru și poziția liniei de operare la R min
Orez. 3 Diagrama t – x, y.
1 - linie de lichid; 2 - linie de abur.
Numărul minim de reflux
bmax = 0,35 (Fig. 2)
Numărul de reflux de lucru
1.
;
– coeficientul de flegmă în exces
2.
3.
4.
5.
Orez. 4 Determinarea grafică a numărului de plăci teoretice la 
Orez. 5 Determinarea grafică a numărului de plăci teoretice la
Orez. 6 Determinarea grafică a numărului de plăci teoretice la
Orez. 7 Determinarea grafică a numărului de plăci teoretice la
Orez. 8 Determinarea grafică a numărului de plăci teoretice la
Numărul optim de reflux
Tabelul 2. Numărul de pași teoretici pentru diferite rapoarte de reflux
|
|
Orez. 9 Dependența numărului de pași teoretici de numărul de reflux
Orez. 10 Determinarea raportului optim de reflux
Graficul (Fig. 10), construit pe baza datelor (Tabelul 2), arată că volumul minim al coloanei va apărea la R=2,655. Acceptăm acest număr de flegmă pentru calcule ulterioare și numărul corespunzător de pași teoretici n tc in = 19; n ts n = 5
Debitul molar de lichid în partea de sus și de jos a coloanei
Debitul molar al aburului în coloană
Proprietățile fizico-chimice ale fazelor de vapori și lichide pentru partea superioară și inferioară a coloanei
Concentrații molare medii de lichid și vapori
mol. USD
mol. USD
Conform diagramei t – x, y (Fig. 3), la concentrații medii de lichid 
și , determinăm temperaturile medii ale lichidului: ° С și 
°С
mol. USD
mol. dolari,
Unde y D = X D ; y W = X W ; y F este compoziția de vapori corespunzătoare compoziției amestecului inițial X F(Fig. 6)
Conform diagramei t – x, y (Fig. 3), la concentrații medii de vapori 
și , determinăm temperaturile medii ale aburului: 
°C (334K) și 
°С (347K);
Mase molare medii de lichid și vapori
Densități medii de lichid și vapori
Conversia concentrațiilor molare în masă:
greutate USD
greutate USD
kg / m 3,
Unde 
și 
sunt densitățile acetonei și, respectiv, benzenului la o temperatură de °C, 
kg / m 3, 
kg/m3
kg / m 3,
unde și sunt densitățile acetonei și, respectiv, benzenului la o temperatură de °C, 
kg / m 3, kg / m 3
unde T 0 este temperatura absolută egală cu 273K
Vâscozități medii ale lichidului și aburului
,
Unde 
și sunt vâscozitățile acetonei și, respectiv, benzenului la o temperatură de °C, 
,
,
,
,
,
unde și sunt vâscozitățile acetonei și, respectiv, benzenului la o temperatură de °C, 
,
Debitele masice și volumice de lichid și abur
Costuri medii de masă:
Costuri de volum:
Tabelul 3. Parametrii debitelor de vapori și lichid în coloană
|
Numele fluxului |
Dimensiunea parametrului |
|||||
|
Lichid în partea de sus a coloanei |
|
|
|
|
||
|
Lichid în partea de jos a coloanei |
|
|
|
|
||
|
Abur în partea de sus a coloanei |
|
|
||||
|
Abur în partea de jos a coloanei |
|
|
|
|||
=63
=767,5
=5,12
=6,67∙10 -3
=72,2
=802,6
=10,31
=1,29∙10 -2
=62
=1,25
=1,4
=7,95
=5,68Calculul hidraulic al coloanei
Factor de creștere a sarcinii
Viteza estimată a aburului
pentru partea de sus a coloanei:
pentru partea de jos:
Diametru
partea de sus a coloanei:
partea de jos a coloanei:
Viteza reală a aburului
pentru că 
acceptăm o coloană cu un diametru 
în partea de sus a coloanei:
în partea de jos a coloanei:
Zona relativă activă a tăvii
Perimetrul de scurgere 
%; secțiune de preaplin 0,3m 2
factor de încărcare
pentru partea de sus a coloanei:
pentru partea de jos a coloanei:
Coeficientul de tensiune superficială pentru partea superioară a coloanei:
Unde 
și sunt tensiunea superficială a amestecului pentru părțile superioare și, respectiv, inferioare ale coloanei, 
N/m, N/m
Să luăm distanța minimă dintre plăci 
m 
;
m/s pentru partea de jos a coloanei:
Verificarea condițiilor de admisibilitate a vitezei aburului pentru părțile superioare și inferioare ale coloanei:
>
>
Se poate observa că condiția nu este îndeplinită nici pentru părțile superioare sau inferioare ale coloanei. Prin creșterea succesivă a distanței dintre plăci, precum și a diametrului stâlpului, constatăm că condiția va fi îndeplinită doar cu un diametru de m; 
m
Viteza reală a aburului în partea de sus a coloanei:
în partea de jos a coloanei:
Perimetrul de scurgere 
m; secţiune relativă liberă 
%; sectiune de preaplin 0,52m 2
Secțiune de preaplin relativă:
Suprafața relativă activă a tăvii:
Distanța dintre plăci m 
;
Viteza permisă a aburului în secțiunea de lucru a coloanei pentru partea superioară:
pentru partea de jos a coloanei:
Condiții de admisibilitate a vitezei aburului pentru părțile superioare și inferioare ale coloanei:
>
>
>
>
Condițiile sunt îndeplinite.
Sarcina specifică a lichidului pe compartimentul de scurgere
în partea de sus a coloanei:
în partea de jos a coloanei:
Factor de sarcină cu abur
pentru partea de sus a coloanei:
pentru partea de jos a coloanei:
Rezervă de lichid peste pragul de scurgere în partea superioară a coloanei:
pentru partea de jos:
Adâncime de barbotare
Înălțimea stratului de vapori-lichid pe plăcile părții superioare a coloanei:
pe plăcile din partea de jos a coloanei:
Înălțimea pragului de scurgere
în partea de sus a coloanei:
în partea de jos a coloanei:
Adâncimea de barbotare dinamică
m
Viteza minimă admisă a aburului în secțiunea liberă a coloanei
Unde 
- grosimea supapei egala cu 0,001 m; 
- densitatea materialului (otel) egala cu 7700 kg/m3
Viteza minimă admisă a aburului în secțiunea liberă a plăcilor superioare:
Domnișoară
în secțiunea liberă a plăcilor inferioare:
Unde 
- coeficient de rezistenta
Factorul de siguranță al secțiunii:
Deoarece > 1 și 
> 1, secțiunea liberă selectată a plăcilor asigură funcționarea uniformă a acestora, acceptăm 
factor de aerare
pentru plăcile superioare:
pentru plăci inferioare:
pe farfurii superioare:
pe plăcile de jos:
Înălțimea stratului de lichid
pe farfurii superioare:
pe plăcile de jos:
Rezistența hidraulică a plăcilor
în partea de sus a coloanei:
în partea de jos a coloanei:
Înălțimea spațiului de separare dintre plăci
în partea de sus a coloanei:
în partea de jos a coloanei:
unde K 5 \u003d 1 - coeficientul de spumare al amestecului
Antrenarea lichidului între tăvi
în partea de sus a coloanei:
în partea de jos a coloanei:
Aria secțiunii transversale a coloanei:
Viteza lichidului în dispozitivele de preaplin ale plăcilor superioare:
în dispozitivele de preaplin ale plăcilor inferioare:
Viteza admisă a lichidului în dispozitivele de preaplin ale plăcilor superioare:
m / s în dispozitivele de preaplin ale plăcilor inferioare:
Viteza reală a lichidului în revărsări este mai mică decât cele admise.
Eficiența contactului local
Coeficientul de difuzie a vaporilor
,
Unde ; volum specific de acetonă și, respectiv, benzen
Coeficientul de difuzie a vaporilor în partea superioară a coloanei:
Unde 
- temperatura aburului în partea superioară a coloanei
Coeficientul de difuzie a aburului în partea de jos a coloanei:
Unde 
- temperatura aburului in partea de jos a coloanei
pentru partea de sus a coloanei:
unde și sunt vâscozitățile acetonei și, respectiv, benzenului la o temperatură de °С, ,
unde Ф = 1 este un parametru adimensional, ia în considerare asocierea moleculelor de solvent
Coeficientul de difuzie a lichidului pentru partea inferioară a coloanei:
,
unde și sunt vâscozitățile acetonei și, respectiv, benzenului la o temperatură de °С, ,
Numărul de unități de transfer
în faza gazoasă pentru vârful coloanei:
pentru partea de jos a coloanei:
Numărul de unități de transfer de lichid pentru partea superioară a coloanei:
pentru partea de jos:
Diametrul fitingului pentru admisia de reflux, 
Diametrul fitingului pentru ieșirea reziduului de TVA,
Bibliografie
Ulianov. B.A., Badenikov V.Ya., Likuchev V.G., procese și aparate de tehnologie chimică. Manual - Angarsk: Editura Academiei Tehnice de Stat Angarsk, 2005 - 903 p.
Dytnersky Yu.I. Procese și aparate de bază ale tehnologiei chimice: Ghid de proiectare / Ed. Yu.I. Dytnersky. M.: chimie, 1991.-496 p.
Orientări pentru proiectarea cursului de procese și aparate de tehnologie chimică - Ed. a 2-a, rev. Si in plus. - Angarsk, AGTA, 2005 - 64 p.
... parametrii de funcționare ai procesului de distilare extractivă amestecuri acetonă-cloroform intr-o coloana complexa cu sectiune laterala
Lucrare de diploma >> Chimie... Divizia o serie de industriale amestecuri. Utilizarea lor pe instalatii fracționarea gazelor pentru separare amestecuri ... distilare complexe cu fluxuri de căldură parţial cuplate: a - cu secţiuni de stripare laterale pentru separare ... separare amestecuri acetonă- ...
Dezvoltarea unei scheme de economisire a energiei separare azeotrop cu trei componente amestecuri benzenciclohexan-hexan
Lucrare de diploma >> ChimieLucrări instalatii. continuu rectificarea multicomponentului amestecuri efectuat în instalatii, constând dintr-un număr distilare coloane continuu actiuni, ... este determinat de expresia: 2.7.1 Astfel, pentru separare amestecuri, format din 3 componente,...
Metode separare azeotrop amestecuri
Lucrare de diploma >> ChimieAplicat Divizia o serie de industriale amestecuri. Utilizarea lor pe instalatii fracționarea gazelor pentru separare amestecuri iso-c4... sub acțiune Iradierea UV se transformă într-un amestec de clorură de benzii, a,a-diclorotoluen (clorura de benzal) și (triclormetil) benzen (...
Compoziția unui amestec de echilibru poate fi exprimată folosind:
a) gradul de disociere ()
b) gradul de transformare ()
c) randamentul produsului (x)
Să aruncăm o privire la fiecare dintre aceste cazuri cu exemple:
A) după gradul de disociere
Gradul de disociere () este fracția de molecule disociate din numărul inițial de molecule. Poate fi exprimat în termeni de cantitate de materie
Unde n insulta este numărul de moli descompuși ai materiei prime; n ref este numărul de moli ai materiei prime înainte de reacție.
Să fie, de exemplu, 5 mol NO 2 înainte de reacție, iar α este gradul de disociere a NO 2.
Prin ecuația (1.20) 
, va rămâne NO 2 nereacționat (5 - 5).
Conform ecuației reacției, atunci când 2 moli de NO 2 se disociază, se obțin 2 moli de NO și 1 mol de O 2, iar din 5, respectiv, 5 moli de NO și 
mol O2. Linia de echilibru va fi:
b ) după gradul de transformare
Gradul de transformare al unei substanțe () este proporția dintre moleculele reactionate ale unei substanțe date față de numărul inițial de molecule ale acestei substanțe. Ne exprimăm prin cantitatea de substanță în moli
(1.21)
Să se ia 2 moli de CO și 2 moli de H 2, este gradul de conversie a hidrogenului în reacție
Să explicăm linia de echilibru. Se pornește de la o substanță pentru care este cunoscut gradul de transformare, adică H 2 . Din ecuația (1.21) obținem n reag = n ref · = 2 .
Din ecuația stoechiometrică se poate observa că CO este consumat de 3 ori mai puțin decât H 2, adică dacă H 2 reacţionează 2, atunci CO va reacționa 
, iar restul va rămâne nereacționat până la momentul echilibrului. Vorbim și despre produse folosind ecuația stoichiometrică.
v) după randamentul produsului.
Randamentul produsului (x) este cantitatea de substanță finală în moli. Fie „x” randamentul de metanol în reacție
în toate cele trei cazuri, raționamentul este similar și pornește de la o substanță despre care se știe ceva (în exemple, această valoare este subliniată).
Cunoscând compoziția amestecului de echilibru, putem exprima constanta de echilibru. Deci, pentru cazul „în”
și din ecuația (1.19)
Randamentul substanței în fracțiuni(sau %) - raportul dintre cantitatea de produs format și cantitatea totală de substanță din amestecul de echilibru:
În acest exemplu:
1.3.4 Influența diverșilor factori asupra deplasării de echilibru (asupra compoziției amestecului de echilibru)
Influența presiunii (sau a volumului) la T=const
Dacă sistemul este ideal, atunci constanta de echilibru K p nu depinde de presiune (sau volum). Dacă reacția are loc la presiuni ridicate, atunci trebuie utilizată următoarea ecuație:
, (1.22)
Unde f- fugacitate.
K f nu depinde de presiune, în timp ce valoarea lui K p depinde de presiune, dar pe măsură ce presiunea scade, se apropie de valoarea lui K f, deoarece amestecul real de gaze se apropie de starea ideală, f p. Deci pentru reactie:
la 350 atm K f = 0,00011 K R = 0,00037
La presiuni scăzute, se poate lua în considerare LA R independent de presiune, adică 
. În cele ce urmează, vom analiza acest caz particular.
Din relaţia (1.12) se poate observa că mărimile 
,
va depinde de presiune, prin urmare, fără a afecta constanta de echilibru 
, o modificare a presiunii poate afecta compoziția amestecului de echilibru și randamentul produselor.
(1.23)
Ecuația (1.23) arată că efectul presiunii asupra 
datorită valorii n:
n 0, reacția are loc cu o creștere a numărului de moli de produse gazoase, de exemplu:
, adică cu o creștere a presiunii totale LA X scade, scade si numarul de produse din amestecul de echilibru, adica echilibrul se deplaseaza spre stanga, spre formarea COCl 2 .
n = 0-2-1= -3
, adică odată cu creșterea presiunii, K x (și randamentul produsului) crește.
K
=
K
= const. În acest caz, compoziția amestecului de echilibru nu depinde de presiune.
Adăugarea de gaz inert la P = const, afectează deplasarea echilibrului în mod similar cu o scădere a presiunii. Gazele inerte aflate în echilibru chimic sunt gaze care nu interacționează cu reactanții sau produșii de reacție.
Creșterea volumului la presiune constantă afectează deplasarea echilibrului în mod similar cu o scădere a presiunii.
Influența raportului dintre componente
Compoziția amestecului de echilibru este, de asemenea, afectată de raportul dintre reactivii luați pentru reacție.
Cel mai mare randament de produse va fi la un raport stoichiometric. Deci pentru reacție
raportul de hidrogen și azot 3:1 va da cel mai mare randament de amoniac.
În unele cazuri, este necesar un grad ridicat de conversie a unuia dintre reactanți chiar și în detrimentul randamentului produsului.
De exemplu, în formarea acidului clorhidric prin reacție
este necesară o conversie mai completă a clorului astfel încât amestecul de echilibru să conţină cât mai puţin Cl 2. Amestecul de echilibru se dizolvă în apă și astfel se obține acid clorhidric. În acest caz, hidrogenul este aproape insolubil în apă și nu este conținut în acid, în timp ce clorul liber se dizolvă și calitatea acidului clorhidric se deteriorează.
Pentru a atinge gradul maxim de conversie a Cl2 se ia al doilea reactiv, H2, în exces mare.
O creștere a gradului de conversie a ambelor componente poate fi realizată dacă produsele de reacție sunt îndepărtate din zona de reacție prin legarea lor în substanțe slab disociate, greu solubile sau nevolatile.
Efectul temperaturii asupra echilibrului
Experiența arată că temperatura are o mare influență asupra compoziției unui amestec de echilibru, crescând conținutul de produși de reacție în unele reacții și scăzându-l în altele. Cantitativ, această dependență se reflectă ecuații izobare(1.24) și izocori (1.25) Van't Hoff:
(1.24) 
(1.25)
Din aceste ecuații se poate observa că modificarea constantei de echilibru cu creșterea temperaturii (și, prin urmare, modificarea randamentului produsului de reacție) este determinată de semnul efectului termic H și U:
H0 sau U0 - reacție endotermă (cu absorbție de căldură). Laturile drepte ale ecuațiilor sunt mai mari decât zero, ceea ce înseamnă că derivatele sunt, de asemenea, mai mari decât zero:
> 0;
> 0
Astfel, funcțiile lnK p și lnK c (precum și K p și K c) cresc cu creșterea temperaturii.
H0 sau U0 - reacție exotermă (cu degajare de căldură).
< 0;
< 0
Constanta de echilibru scade odata cu cresterea temperaturii, i.e. conţinutul de produşi de reacţie din amestecul de echilibru scade, iar conţinutul de substanţe iniţiale creşte.
Astfel, o creștere a temperaturii contribuie la un flux mai complet endotermic proceselor. Integram ecuația izobară.
Fie Hf(Т) separă variabilele și integrează,
;
(1.26)
După cum puteți vedea, constanta de echilibru depinde de temperatură conform legii exponențiale: 
, iar în coordonatele ln K = f( 
) dependență liniară (ecuația 1.26, figura 1.7)
|
|
|
Figura 1.7 - Dependenţa de temperatură a constantei de echilibru
O anumită integrare a ecuației izobare dă:
(1.27)
Cunoscând valoarea constantei de echilibru la orice temperatură, puteți găsi K p la oricare alta cu o valoare cunoscută a H.
