Склад вихідної суміші для штучного каменю. (Фотогалерея «Наші технології» на однойменній сторінці. Що входить до складу штучного облицювального каменю, що виробляється на гнучких еластичних ливарних формах. По суті, декоративний облицювальний камінь, про який ми говоримо, є типовим піскобетоном на основі портландцементу, виготовлений методом вібролиття в спеціальні гнучкі еластичні матриці - форми і особливим чином пофарбований.Розглянемо основні компоненти бетонної суміші для виробництва штучного облицювального каменю методом вібролиття В'яжуче - основа будь-якого штучного облицювального каменю. стабільно високим, рекомендуємо використовувати тільки «свіжий» цемент (як відомо, він швидко втрачає свої властивості з часом і від неправильного зберігання) одного і того ж заводу-виробника з гарною репутацією.Для виробництва декоративного облицювального каменю застосовується як звичайний, сірий цемент та білий цемент. У природі існує ряд кольорів та відтінків, які можна повторити лише на білому цементі. В інших випадках застосовується сірий портланд (з міркувань економічної доцільності).
Багато вітчизняних виробників штучного облицювального каменю останнім часом активно застосовують гіпс як в'яжучий. При цьому стверджують, що вироби є керамзитобетоном. І, як правило, на стендах компаній справді представлений керамзитобетон. Але є один момент, що визначає поведінку виробників штучного облицювального каменю. Вартість гнучких еластичних ливарних форм, що дозволяють точно повторити фактуру каменю, дуже висока.
А за дотримання технології оборотність ливарних форм, тобто час з моменту заливки бетону до моменту розпалубки виробу, становить 10-12 годин, проти 30 хвилин на гіпсі. Саме це підштовхує компанії використовувати гіпс як терпкий. Та й ціна гіпсу як мінімум уп'ятеро нижча за ціну білого цементу. Все це забезпечує компаніям надприбутки. Але ціна питання кінцевого споживача дуже висока! Вкрай низька морозостійкість та міцність таких виробів не дозволить довго насолоджуватися видом фасадів.
На представлених фотографіях вироби з гіпсу через рік після монтажу. Чітко проглядається множинні тріщини та руйнування. Тому використання цього матеріалу у промислових масштабах важко. Виходячи з завдань, що ми стояли, ми воліємо виготовляти штучний облицювальний камінь - матеріал за властивостями твердості і стирання наближений до натурального каменю, придатний і для зовнішнього і для внутрішнього облицювання, а не крихкі і примхливі до впливу води декорації. Наповнювач. Залежно від виду наповнювачів, що застосовуються, штучний облицювальний камінь на цементній основі буває «важким» (2-2,4 г/см.куб.) або «легким» (близько 1,6 г/см.куб.). В ідеалі важкий бетон використовується для виробництва тротуарного каменю, декоративної плитки, бордюрів, цокольних обрамлень, для інтер'єрного каменю. Для виробництва штучного облицювального каменю, який використовується для зовнішнього оздоблення, застосовують легкі бетони.
Приблизно так і роблять виробники, що працюють за американською технологією. У регіонах, на жаль, використовують переважно важкий бетон. Звичайно, робити декоративний камінь на піску набагато простіше, але легкий камінь завжди буде кращим для споживача. Це лише питання можливості вибору. Для виробництва важкого штучного облицювального каменю використовується великий кварцовий пісок фракції 0,63-1,5 мм (застосування дрібного піску погіршує характеристики бетону міцності) і, коли це доречно, дрібний щебінь, наприклад, мармуровий, фракції 5-10 мм. "Легкий" облицювальний камінь виготовляють із застосуванням керамзитового піску. Але при виробництві штучного облицювального каменю на керамзиті слід враховувати наступний фактор. У липні 2001 року до нас надійшла інформація від покупців про появу на поверхні виробів (легкий бетон) пострілів (точкове спучування матеріалу білого кольору). В результаті консультації з фахівцями було встановлено, що «постріли» з'являються внаслідок розпаду вапняних включень, що знаходяться в керамзиті.
При взаємодії вільного кальцію з вологою (водою або її парами) відбувається хімічна реакція, що супроводжується збільшенням обсягу зерен вільного кальцію, внаслідок чого створюється ефект так званого «пострілу». CаО + Н2О = Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 Особливість даної хімічної реакції в тому, що вона протікає тривалий час — до 6 місяців. Виробники керамзиту випускають продукцію згідно з ГОСТом, який допускає наявність зерен вапна до 3% від загальної маси. Ефект «пострілів» знижує споживчі властивості продукції, тому було поставлено завдання пошуку нового наповнювача для легких бетонів.
Було відмічено, що реакція вапняного розпаду викликає руйнування поверхні продукції ТІЛЬКИ при внутрішній обробці приміщень. При використанні продукції для обробки цоколів та фасадів будівель видимих руйнувань оздоблювального матеріалу не спостерігається. Відповідно, затвердження співробітника НДІЖБ, вапняний розпад нівелюється при використанні продукції для зовнішнього оздоблення будівель. У зв'язку з виявленням цієї закономірності, із серпня 2001 р. продукція для внутрішніх робіт випускається не так на керамзиті, але в іншому (важчому) заповнювачі. Для переходу на єдиний наповнювач ми пропонуємо такі шляхи вирішення даної проблеми: 1. Використовувати як наповнювач дроблений керамзит фракції не нижче 2 см. 2. Створити відвали керамзиту з витримкою на відкритому майданчику не менше 6-9 місяців.
3. Створення неоднорідного наповнювача з кварцового піску та легшого штучного наповнювача. 4. Використання шлакової пемзи. однак насипна маса готового виробу збільшиться до 1800-2000 кг/м3. Легкий заповнювач має відповідати таким вимогам. насипна маса близько 600 кг/м3. пісок фракції 0-0,5 см або 0-1 см (наявність дрібної фракції 15% від об'єму. міцність на стиск 18 кг/см (показник керамзиту. водопоглинання до 25% (показник керамзиту). , малих архітектурних виробів на гнучких еластичних ливарних формах можуть використовуватися наступні наповнювачі: Шлакова пемза, Шлак гранульований, Щебінь і пісок шлакові, Піноскло, Спучений перлітовий пісок, Жестковспучений перліт, Спучений вермокуліт, Пінополісок ), Пісок формувальний, Пемза вулканічна Пігменти та барвники Найважливіша складова частина декоративного облицювального каменю - це використовувані пігменти (барвники) Уміле або невміле застосування барвників безпосередньо відбивається на зовнішньому вигляді кінцевого продукту.У досвідчених руках звичайний бетон прямо на очах перетворюється щось абсолютно не відрізняється від натурального «дикого» каменю. Як цього досягти? Для фарбування цементу застосовуються мінеральні неорганічні пігменти (оксиди титану, заліза, хрому) та спеціальні світло-, атмосферостійкі барвники. Досвідчені виробники зазвичай вибирають барвники таких фірм, як Bayer, Du Pont, Kemira та інших, не менш авторитетних. Це пов'язано не лише зі стабільно високою якістю їхньої продукції, але також і з широким асортиментом. Так, Bayer пропонує кілька десятків залізноокислих пігментів. Комбінуючи їх між собою, можна підібрати практично будь-який необхідний відтінок кольору. Отже, портландцемент, керамзитовий пісок та пігменти – це основний склад штучного облицювального каменю. Багато виробників виробів з архітектурного бетону цим і обмежуються, незважаючи на те, що є безліч різноманітних добавок в цементи для поліпшення тих чи інших параметрів. У будь-якому великому місті можна знайти постачальників вітчизняних та імпортних присадок для бетонів. Це різні суперпластифікатори, які покращують зручність та підвищують міцність бетонів; полімерно-латексні добавки, що благотворно впливають на довговічність бетону; прискорювачі твердіння бетонів та повітрозтягувальні добавки; об'ємні гідрофобізатори, що багато разів знижують водопоглинання (корисно для фасадного, цокольного та тротуарного каменю); хімічні волокна для дисперсного армування, що різко підвищує тріщиностійкість та багато іншого. Застосовувати будь-що з цих добавок чи ні - вирішуйте самі, хочемо лише порекомендувати використовувати захисні просочення для обробки поверхні декоративного облицювального каменю. Правильно підібраний гідрофобізатор для бетону дозволить досягти наступних результатів. підвищить естетичність сприйняття каменю та усуне «пиляння» - характерну особливість будь-якого цементного бетону. збільшить термін експлуатації фасадного каменю (справа тут у тому, що процес руйнування декоративного бетону в першу чергу відбивається на кольоронасиченості ще задовго до появи перших ознак руйнувань, причиною чого - оголення частинок заповнювача на лицьовій поверхні каменю. різко зменшить ризик появи висолів на поверхні каменю, є справжнім лихом для цементних декоративних бетонів, через що їм слід приділяти найпильнішу увагу.
розуванням води. Розчин, одержаний після пропускання газів через воду, мав кислу реакцію. При обробці цього розчину нітратом срібла випало 1435 г білого осаду. Визначити кількісний та якісний склад вихідної суміші газів. Рішення.
Газ, що горить з утворенням води, - водень, він мало розчинний у воді. Реагують на сонячному світлі з вибухом водень із киснем, водень із хлором. Вочевидь, що у суміші з воднем був хлор, т.к. НС1, що утворюється, добре розчинний у воді і з AgN03 дає білий осад.
Таким чином, суміш складається з газів Н2 та С1:
1 моль 1 моль
НС1 + AgN03 - AgCl 4-HN03.
х моль 14,35
При обробці 1 моль НС1 утворюється 1 моль AgCl, а при обробці моль 14,35 г або 0,1 моль. Mr(AgCl) = 108 + 2 4- 35,5 = 143,5, M(AgCl) = 143,5 г/моль,
v = - = = 0,1 моль,
х = 0,1 моль НС1 містилося у розчині. 1 моль 1 моль 2 моль Н2 4- С12 2НС1 х моль у моль 0,1 моль
х = у = 0,05 моль (1,12 л) водню та хлору вступило в реакцію при утворенні 0,1 моль
НС1. У суміші було 1,12 л хлору, а водню 1,12 л + 1,12 л (надлишок) = 2,24 л.
Приклад 6. У лабораторії є суміш хлориду та йодиду натрію. 104,25 г цієї суміші розчинили у воді і пропустили через отриманий розчин надлишок хлору, потім випарили розчин насухо і залишок прожарили до постійної маси при 300 °С.
Маса сухої речовини дорівнювала 58,5 г. Визначити склад вихідної суміші у відсотках.
Mr(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5, M(NaCl) = 58,5 г/моль, Mr(Nal) = 127 + 23 = 150 M(Nal) = 150 г/моль.
У вихідній суміші: маса NaCl - х г, маса Nal - (104,25 - х) р.
При пропущенні через розчин хлориду та йодиду натрію йод витісняється ним. При пропущенні сухого залишку йод випарувався. Таким чином, сухою речовиною може бути лише NaCl.
В отриманій речовині: маса NaCl вихідного х г, маса отриманого (58,5-х):
2 150 г 2 58,5 г
2NaI + С12 -> 2NaCl + 12
(104,25 - х) г (58,5 - х) г
2150 (58,5-х) = 258,5 (104,25-х)
х = - = 29,25(г),
тобто. NaCl у суміші було 29,25 г, a Nal - 104,25 - 29,25 = 75 (г).
Знайдемо склад суміші (у відсотках):
w(Nal) = 100% = 71,9%,
(NaCl) = 100% - 71,9% = 28,1%.
Приклад 7. 68,3 г суміші нітрату, йодиду та хлориду калію розчинено у воді та оброблено хлорною водою. В результаті виділилося 25,4 г йоду (розчинність якого у воді знехтувати). Такий самий розчин оброблений нітратом срібла. Випало 75,7 г осаду. Визначити склад вихідної суміші.
З нітратом калію та хлоридом калію хлор не взаємодіє:
2KI + С12 -» 2КС1 + 12,
2 моль – 332 г 1 моль – 254 г
Мг(К1) = 127 + 39 - 166
х = = 33,2 г (КІ було в суміші).
v(KI) - = 0,2 моль.
1 моль 1 моль
KI + AgN03 = Agl + KN03.
0,2 моль х моль
х = = 0,2 моль.
Mr(Agl) = 108 + 127 = 235,
m(Agl) = Mv = 235 0,2 = 47 (r),
тоді AgCl буде
75,7 г – 47 г = 28,7 г.
74,5 г 143,5 г
KCl + AgN03 = AgCl + KN03
Х = 1 L_ = 149 (KCl).
Отже, у суміші було: 68,3 – 33,2 – 14,9 = 20,2 г KN03 .
Приклад 8. На нейтралізацію 34,5 г олеуму витрачається 74,5 мл 40% розчину гідроксиду калію. Скільки молей оксиду сірки (VI) припадає на 1моль сірчаної кислоти?
100%-на сірчана кислота розчиняє оксид сірки (VI) у будь-яких співвідношеннях. Склад, що виражається формулою H2S04*xS03, носить назву олеуму. Розрахуємо, скільки гідроксиду калію необхідно для нейтралізації H2S04:
1 моль 2 моль
H2S04 + 2КОН -> K2S04 + 2Н20 xl моль у моль
у - 2*х1 моль КОН йде нейтралізацію S03 в олеумі. Розрахуємо, скільки КОН необхідно для нейтралізації 1моль S03:
1 моль 2 моль
S03 4- 2КОН -> K2SO4 + Н20 х2 моль z моль
z - 2 x2 моль KOH йде на нейтралізацію SOg в олеумі. На нейтралізацію олеуму йде 74,5 мл 40%-ного розчину КОН, тобто. 42 г або 0,75 моль КОН.
Отже, 2 xl + 2х2 = 0,75,
98 xl + 80х2 = 34,5 г,
xl = 0,25 моль H2S04,
х2 = 0,125 моль S03.
Приклад 9. Є суміш карбонату кальцію, сульфіду цинку та хлориду натрію. Якщо на 40 г цієї суміші подіяти надлишком соляної кислоти, виділиться 6,72 л газів, при взаємодії яких із надлишком оксиду сірки (IV) виділяється 9,6 г осаду. Визначити склад суміші.
При дії на суміш надлишку соляної кислоти могли виділитися оксид вуглецю (IV) та сірководень. З оксидом сірки (IV) взаємодіє тільки сірководень, тому за кількістю осаду, що виділився, можна розрахувати його об'єм:
СаС03 + 2НС1 -> СаС12 + Н20 + C02t(l)
100 г - 1 моль 22,4 л - 1 моль
ZnS + 2НС1 -> ZnCl2 + H2St (2)
97 г - 1 моль 22,4 л - 1 моль
44,8 л - 2 моль 3 моль
2H2S + S02 -» 3S + 2Н20 (3)
xl л 9,6 г (0,3 моль)
xl = 4,48 л (0,2 моль) H2S; із рівнянь (2 - 3) видно, що ZnS було 0,2 моль (19,4 г):
2H2S + S02 -> 3S + 2Н20.
Очевидно, що оксиду вуглецю (IV) у суміші було:
6,72 л – 4,48 л = 2,24 л (С02).
Вступ
Ректифікація – масообмінний процес, який здійснюється здебільшого у протиточних колонних апаратах з контактними елементами (насадки, тарілки), аналогічними використовуваним у процесі абсорбції. Тому методи підходу до розрахунку та проектування ректифікаційних та абсорбційних установок мають багато спільного. Проте ряд особливостей процесу ректифікації (різне співвідношення навантажень по рідині та парі в нижній та верхній частинах колони, змінні по висоті колони фізичні властивості фаз та коефіцієнт розподілу, спільне перебіг процесів масо- та теплоперенесення) ускладнює його розрахунок.
Одна із складнощів полягає у відсутності узагальнених закономірностей для розрахунку кінетичних коефіцієнтів процесу ректифікації. Найбільшою мірою це відноситься до колон діаметром більше 800 мм з насадками і тарілками, що широко застосовуються в хімічних виробництвах. Більшість рекомендацій зводиться до використання для розрахунку колон ректифікації кінетичних залежностей, отриманих при дослідженні абсорбційних процесів.
У процесі ректифікації відбувається безперервний обмін між рідкою та паровою фазою. Рідка фаза збагачується висококиплячим компонентом, а парова фаза - більш низькокиплячим. Процес масообміну відбувається по всій висоті колони між флегмою, що стікає вниз, і парою, що піднімається вгору. Щоб інтенсифікувати процес масообміну застосовують контактні елементи, що дозволяє збільшити поверхню масообміну. У разі застосування насадки рідина стікає тонкою плівкою на її поверхні, у разі застосування тарілок пара проходить через шар рідини на поверхні тарілок. У даній роботі наведено розрахунок тарілчастої колони ректифікації для поділу бінарної суміші ацетон – бензол
Принципова схема установки ректифікації
Принципова схема установки ректифікації представлена на. Вихідну суміш з проміжної ємності 1 відцентровим насосом 2 подають теплообмінник 3, де вона підігрівається до температури кипіння. Нагріта суміш надходить на поділ в колону ректифікації 5 на тарілку живлення, де склад рідини дорівнює складу вихідної суміші Х F .
Стекаючи вниз по колоні, рідина взаємодіє з парою, що піднімається вгору, що утворюється при кипінні кубової рідини в кип'ятильнику 4. Початковий склад пари приблизно дорівнює складу кубового залишку Х w , тобто. збіднений легколетучим компонентом. Внаслідок масообміну з рідиною пара збагачується легколетучим компонентом. Для більш повного збагачення верхню частину колони зрошують відповідно до заданого флегмового числа рідиною (флегмою) складу Х p , одержуваної в дефлегматоре 6 шляхом конденсації пари, що виходить з колони. Частина конденсату виводиться з дефлегматора у вигляді готового продукту поділу - дистиляту, який охолоджується в теплообміннику 7 і прямує у проміжну ємність 8.
З кубової частини колони насосом 9 безперервно виводиться кубова рідина - продукт, збагачений важколетучим компонентом, який охолоджується в теплообміннику 10 і прямує в ємність 11.
Таким чином, в колоні ректифікації здійснюється безперервний нерівноважний процес поділу вихідної бінарної суміші на дистилят (з високим вмістом легколетючого компонента) і кубовий залишок (збагачений важколетучим компонентом).
Рис. 1 Принципова схема установки ректифікації:
1 - ємність для вихідної суміші; 2,9 - Насоси; 3 - Теплообмінник-підігрівач; 4 – кип'ятильник; 5 – колона ректифікації; 6 - Дефлегматор; 7 – холодильник дистиляту; 8 – ємність для збирання дистиляту; 10 – холодильник кубової рідини; 11 - ємність для кубової рідини.
Технологічний розрахунок колони ректифікації безперервної дії
Завдання
Спроектувати установку ректифікації для поділу суміші.
Суміш: ацетон – бензол.
Кількість вихідної суміші: 
т/год = 15000 кг/год
Склад вихідної суміші: 
% мас.
Склад кубового залишку: 
% мас.
Склад дистиляту: 
% мас.
Тиск гріючої пари: 5 ата
Тиск у колоні: 1 ата
Вид контактних пристроїв: клапанні тарілки
Побудова ступенів процесу ректифікації
Перерахунок масових часток у мольні
,
де М А і М B - мольні маси ацетону і бензолу, відповідно, кг/моль.
М А = 58 кг/моль; М B = 78 кг/моль
Матеріальний баланс колони
Молярна маса вихідної суміші
Мобільна секундна витрата суміші
Витрата дистиляту
Підставимо цей вираз , де F, D, W - витрати вихідної суміші, дистиляту, кубового залишку, кмоль/с.
кмоль/с
Рівновага між парою та рідиною
Таблиця 1. Рівноважні склади рідини ( x) та пара ( y) У мол. та температури кипіння ( t) в °C бінарних сумішей при 760 мм. рт. ст.
Рис. 2 Крива рівноваги та положення робочої лінії при R хв
Рис. 3 Діаграма t – x, y.
1 – лінія рідини; 2 – лінія пари.
Мінімальна флегмова кількість
b max = 0,35 (рис. 2)
Робоче флегмове число
1.
;
- Коефіцієнт надлишку флегми
2.
3.
4.
5.
Рис. 4 Графічне визначення числа теоретичних тарілок при 
Рис. 5 Графічне визначення числа теоретичних тарілок при
Рис. 6 Графічне визначення числа теоретичних тарілок при
Рис. 7 Графічне визначення числа теоретичних тарілок при
Рис. 8 Графічне визначення числа теоретичних тарілок при
Оптимальне флегмове число
Таблиця 2. Число теоретичних ступенів за різних коефіцієнтів надлишку флегми
|
|
Рис. 9 Залежність числа теоретичних щаблів від флегмового числа
Рис. 10 Визначення оптимального флегмового числа
Графік (рис. 10), побудований на основі даних (табл. 2), показує, що мінімальний обсяг колони буде мати місце при R=2,655. Приймемо це флегмове число для подальших розрахунків та відповідне йому число теоретичних щаблів n тс = 19; n тс н = 5
Мільна витрата рідини у верхній та нижній частині колони
Молизна витрата пари в колоні
Фізико-хімічні властивості парової та рідкої фаз для верху та низу колони
Середні мольні концентрації рідини та пари
міль. дол.
міль. дол.
По діаграмі t – x, y (рис. 3), при середніх концентраціях рідини 
та , визначимо середні температури рідини: °С та 
°С
міль. дол.
міль. дол.,
де y D = x D ; y W = x W ; y F– склад пари, що відповідає складу вихідної суміші x F(Рис. 6)
За діаграмою t – x, y (рис. 3), при середніх концентраціях пари 
і , визначимо середні температури пари: 
°С (334К) та 
° С (347К);
Середні мольні маси рідини і пара
Середні щільності рідини та пари
Перерахунок мольних концентрацій у масові:
мас. дол.
мас. дол.
кг/м 3 ,
де 
і 
– щільності ацетону та бензолу відповідно при температурі °С, 
кг/м 3 , 
кг/м 3
кг/м 3 ,
де і – щільності ацетону та бензолу відповідно при температурі °С, 
кг/м 3 кг/м 3
де Т 0 - Абсолютна температура, рівна 273К
Середні в'язкості рідини та пари
,
де 
і – в'язкості ацетону та бензолу відповідно при температурі °С, 
,
,
,
,
,
де і – в'язкості ацетону та бензолу відповідно при температурі °С, 
,
Масові та об'ємні витрати рідини та пари
Середні масові витрати:
Об'ємні витрати:
Таблиця 3. Параметри потоків пари та рідини в колоні
|
Найменування потоку |
Розмір параметра |
|||||
|
Рідина у верхній частині колони |
|
|
|
|
||
|
Рідина в нижній частині колони |
|
|
|
|
||
|
Пара у верхній частині колони |
|
|
||||
|
Пара в нижній частині колони |
|
|
|
|||
=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
=5,68Гідравлічний розрахунок колони
Коефіцієнт збільшення навантаження
Оцінна швидкість пари
для верхньої частини колони:
для нижньої частини:
Діаметр
верхній частині колони:
нижній частині колони:
Справжня швидкість пари
Так як 
приймаємо колону діаметром 
у верхній частині колони:
у нижній частині колони:
Відносна активна площа тарілки
Периметр зливу 
%; перетин переливу 0,3м2
Фактор навантаження
для верхньої частини колони:
для нижньої частини колони:
Коефіцієнт поверхневого натягу для верхньої частини колони:
де 
і – поверхневий натяг суміші для верхньої та нижньої частини колони відповідно, 
Н/м, Н/м
Приймемо мінімальну відстань між тарілками 
м 
;
м/с для нижньої частини колони:
Перевірка умов допустимості швидкостей пари для верхньої та нижньої частин колони:
>
>
Видно, що умова не виконується ні верхньої, ні нижньої частин колони. Збільшуючи послідовно відстань між тарілками, і навіть діаметр колони, знайдемо, що умова буде виконуватися лише за діаметрі м; 
м
Справжня швидкість пари у верхній частині колони:
у нижній частині колони:
Периметр зливу 
м; відносний вільний переріз 
%; перетин переливу 0,52 м 2
Відносний переріз переливу:
Відносна активна площа тарілки:
Відстань між тарілками м 
;
Допустима швидкість пари в робочому перерізі колони для верхньої частини:
для нижньої частини колони:
Умови допустимості швидкостей пари для верхньої та нижньої частин колони:
>
>
>
>
Умови виконуються.
Питоме навантаження рідини на зливну перегородку
у верхній частині колони:
у нижній частині колони:
Фактор парового навантаження
для верхньої частини колони:
для нижньої частини колони:
Підпір рідини над зливним порогом у верхній частині колони:
для нижньої частини:
Глибина барботажу
Висота парорідкістного шару на тарілках верхньої частини колони:
на тарілках нижньої частини колони:
Висота зливного порога
у верхній частині колони:
у нижній частині колони:
Динамічна глибина барботажу
м
Мінімально допустима швидкість пари у вільному перерізі колони
де 
- Товщина клапана рівна 0,001 м; 
- Щільність матеріалу (сталь) рівна 7700 кг/м 3
Мінімально допустима швидкість пари у вільному перерізі верхніх тарілок:
м/с
у вільному перерізі нижніх тарілок:
де 
- Коефіцієнт опору
Коефіцієнт запасу перерізу:
Оскільки > 1 і 
> 1, обраний вільний переріз тарілок забезпечує їхню рівномірну роботу, приймаємо 
Чинник аерації
для верхніх тарілок:
для нижніх тарілок:
на верхніх тарілках:
на нижніх тарілках:
Висота шару рідини
на верхніх тарілках:
на нижніх тарілках:
Гідравлічний опір тарілок
у верхній частині колони:
у нижній частині колони:
Висота сепараційного простору між тарілками
у верхній частині колони:
у нижній частині колони:
де К 5 = 1 - коефіцієнт спінюваності суміші
Міжтарільчастий винесення рідини
у верхній частині колони:
у нижній частині колони:
Площа поперечного перерізу колони:
Швидкість рідини у переливних пристроях верхніх тарілок:
у переливних пристроях нижніх тарілок:
Допустима швидкість рідини в переливних пристроях верхніх тарілок:
м/с у переливних пристроях нижніх тарілок:
Справжня швидкість рідини в переливах менша за допустимі.
Локальна ефективність контакту
Коефіцієнт дифузії пари
,
де; питомий обсяг ацетону та бензолу відповідно
Коефіцієнт дифузії пари у верхній частині колони:
де 
- температура пари у верхній частині колони
Коефіцієнт дифузії пари в нижній частині колони:
де 
- температура пари в нижній частині колони
для верхньої частини колони:
де і – в'язкості ацетону та бензолу відповідно при температурі °С, ,
де Ф = 1 – безрозмірний параметр, що враховує асоціацію молекул розчинника
Коефіцієнт дифузії рідини для нижньої частини колони:
,
де і – в'язкості ацетону та бензолу відповідно при температурі °С, ,
Число одиниць перенесення
у газовій фазі для верхньої частини колони:
для нижньої частини колони:
Число одиниць перенесення в рідкій фазі для верхньої частини колони:
для нижньої частини:
Діаметр штуцера для входу флегми, 
Діаметр штуцера для виходу кубового залишку,
Список літератури
Ульянов. Б.А., Баденіков В.Я, Лікучов В.Г., процеси та апарати хімічної технології. Навчальний посібник – Ангарськ: Видавництво ангарської державної технічної академії, 2005 р. – 903 с.
Дитнерський Ю.І. основні процеси та апарати хімічної технології: посібник з проектування / За ред. Ю.І. Дитнерського. М: хімія, 1991.-496 с.
Методичні вказівки з курсового проектування процесів та апаратів хімічної технології - Изд. 2-ге, испр. І дод. - Ангарськ, АГТА, 2005 - 64 с.
... робочих параметрів процесу екстрактивної ректифікації суміші ацетон-хлороформ у складній колоні з бічною секцією
Дипломна робота >> Хімія... поділуряду промислових сумішей. Їх використання на установкахгазофракціонування для поділу суміші ... ректифікаційнихкомплексів із частково пов'язаними тепловими потоками: а – з бічними відпарними секціями для поділу ... поділу суміші ацетон- ...
Розробка енергозберігаючої схеми поділутрикомпонентної азеотропної сумішібензолциклогексан-гексан
Дипломна робота >> ХіміяРоботи установки. Безперервнаректифікація багатокомпонентних сумішейздійснюється в установках, що складаються з ряду ректифікаційнихколон безперервного дії, ... визначається виразом: 2.7.1 Так, для поділу суміші, що складається з 3-х компонентів, ...
Методи поділуазеотропних сумішей
Дипломна робота >> ХіміяСтосовно до поділуряду промислових сумішей. Їх використання на установкахгазофракціонування для поділу сумішіізо-С4 ... під дієюУФ опромінення перетворюється на суміш бензилхлориду, a,a-дихлортолуолу (бензальхлорид) і (трихлорметил) бензолу (...
Склад рівноважної суміші можна виразити, використовуючи:
а) ступінь дисоціації ()
б) ступінь перетворення ()
в) вихід товару (х)
Розглянемо на прикладах усі ці випадки:
а) за ступенем дисоціації
Ступінь дисоціації () – це частка молекул, що продісоціювали, від початкового числа молекул. Її можна виразити через кількість речовини
де n дис- Кількість молей вихідної речовини, що розпалися; n ісх- Число молей вихідної речовини до реакції.
Нехай до реакції було, наприклад, 5 моль NO 2 а α – ступінь дисоціації NO 2 .
По рівнянню (1.20) 
, непрореагувавши NO 2 залишиться (5 – 5).
По рівнянню реакції при дисоціації 2 молей NO 2 виходить 2 моля NO і 1 моль O 2 , та якщо з 5 виходить відповідно 5 молей NO і 
молей Про 2 . Рівноважний рядок буде таким:
б ) за ступенем перетворення
Ступінь перетворення речовини () – це частка молекул цієї речовини, що прореагували, до вихідного числа молекул цієї речовини. Виражаємо через кількість речовини в молях
(1.21)
Нехай взято 2 моля СО і 2 молячи Н 2, - ступінь перетворення водню на реакції
Пояснимо рівноважний рядок. Виходимо з речовини, котрій відома ступінь перетворення, т. е. Н 2 . З рівняння (1.21) отримуємо n реаг = n вих · = 2 .
Зі стехіометричного рівняння видно, що СО витрачається в 3 рази менше, ніж Н 2 тобто якщо Н 2 реагує 2, то СО прореагує 
, а решта залишиться на момент рівноваги не прореагував. Також міркуємо щодо продуктів, використовуючи стехіометричне рівняння.
в) по виходу продукту.
Вихід продукту (х) - кількість кінцевої речовини в молях. Нехай "х" вихід метанолу у реакції
у всіх трьох випадках міркування аналогічні і виходять із речовини, для якої щось відомо (у прикладах ця величина підкреслена).
Знаючи склад рівноважної суміші, можна виразити константу рівноваги. Так, для випадку "в"
а з рівняння (1.19)
Вихід речовини у частках(або %) – відношення кількості продукту, що утворився, до загальної кількості речовини в рівноважній суміші:
У цьому прикладі:
1.3.4 Вплив різних факторів на усунення рівноваги (на склад рівноважної суміші)
Вплив тиску (або об'єму) при Т=const
Якщо система ідеальна, то константа рівноваги К р не залежить від тиску (або об'єму). Якщо реакція йде при високих тисках, то треба користуватися рівнянням:
, (1.22)
де f- Фугітивність.
K fне залежить від тиску, величина ж K p від тиску залежить, але в міру зменшення тиску наближається до величини f, оскільки реальна газова суміш наближається до ідеального стану, f p. Так, для реакції:
при 350 атм K f = 0,00011 K Р = 0,00037
При невисокому тиску можна вважати До Рне залежить від тиску, тобто 
. Надалі розглядатимемо саме цей випадок.
Зі співвідношення (1.12) видно, що величини 
,
будуть залежати від тиску, тому, не впливаючи на константу рівноваги 
, Зміна тиску може впливати на склад рівноважної суміші, на вихід продуктів.
(1.23)
Рівняння (1.23) показує, що вплив тиску на 
обумовлено величиною n:
n 0, реакція йде зі збільшенням числа молів газоподібних продуктів, наприклад:
, тобто у разі підвищення загального тиску До хзменшується, зменшується і кількість продуктів рівноважної суміші, тобто рівновага зміщується вліво, у бік утворення COCl 2 .
n = 0-2-1 = -3
, тобто зі збільшенням тиску K x (і вихід продукту) збільшується.
K
=
K
= const. У разі склад рівноважної суміші залежить від тиску.
Додавання інертного газупри Р = const впливає зміщення рівноваги аналогічно зменшенню тиску. Інертним газом у хімічній рівновазі вважаються гази, що не взаємодіють з реагентами або продуктами реакції.
Збільшення обсягупри постійному тиску впливає зміщення рівноваги аналогічно зменшенню тиску.
Вплив співвідношення між компонентами
На склад рівноважної суміші впливає і співвідношення взятих для реакції реагентів.
Найбільший вихід продуктів буде при стехіометричному співвідношенні. Так для реакції
співвідношення водню та азоту 3:1 дасть максимальний вихід аміаку.
У ряді випадків необхідна висока міра перетворення одного з реагентів навіть на шкоду виходу продукту.
Наприклад, при утворенні хлористого водню щодо реакції
необхідно більш повне перетворення хлору, щоб у рівноважній суміші було якнайменше Cl 2 . Рівноважна суміш розчиняється у воді і таким чином утворюється соляна кислота. При цьому водень майже не розчиняється у воді і не міститься в кислоті, тоді як вільний хлор розчиняється і погіршується якість соляної кислоти.
Для досягнення максимального ступеня перетворення Cl 2 беруть другий реагент, Н 2 у великому надлишку.
Збільшення ступеня перетворення обох компонентів можна досягти, якщо виводити з реакційної зони продукти реакції, пов'язуючи їх у малодисоціюючі, важкорозчинні або нелеткі речовини.
Вплив температури на рівновагу
Досвід показує, що температура дуже впливає на склад рівноважної суміші, в одних реакціях збільшуючи вміст продуктів реакції, в інших - зменшуючи. Кількісно ця залежність відбивається рівняннями ізобар(1.24) та ізохори (1.25) Вант-Гоффа:
(1.24) 
(1.25)
З цих рівнянь видно, що зміна константи рівноваги зі збільшенням температури (отже і зміна виходу продукту реакції) визначається знаком теплового ефекту H і U:
H0 або U0 – реакція ендотермічна (з поглинанням тепла). Праві частини рівнянь більші за нуль, це означає, що і похідні більше за нуль:
> 0;
> 0
Таким чином, функції lnK p і lnK c (а також K p і K c) збільшуються зі зростанням температури.
H0 або U0 – реакція екзотермічна (з виділенням тепла).
< 0;
< 0
Константа рівноваги зменшується зі зростанням температури, тобто. зменшується вміст продуктів реакції у рівноважній суміші, а збільшується вміст вихідних речовин.
Таким чином, підвищення температури сприяє більш повному перебігу ендотермічнихпроцесів. Проінтегруємо рівняння ізобари.
Нехай Hf(Т) розділимо змінні та інтегруємо,
;
(1.26)
Як бачимо, константа рівноваги залежить від температури за експонентним законом: 
, а координатах ln K = f( 
) залежність лінійна (рівняння 1.26, рисунок 1.7)
|
|
|
Рисунок 1.7 – Температурна залежність константи рівноваги
Певне інтегрування рівняння ізобари дає:
(1.27)
Знаючи величину константи рівноваги при одній температурі, можна знайти К р при будь-якій іншій при відомому значенні H.
