Билет № 20.
Вопрос № 1 Способы разделения неоднородных систем. Электрофильтр.
Применяются следующие методы разделения неоднородных систем: осаждение, фильтрование, центрифугирование, мокрое разделение.
Осаждение - происходит под действием сил тяжести или сил инерции, электростатических или звуковых волн. Осаждение под действием силы тяжести называется оттаиванием.
Фильтрование - процесс разделения с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкость и газ, но задерживать взвешенные в среде твердые частицы,
Центрифугирование - процесс разделения суспензий и эмульсий в поле центробежных сил.
Мокрое разделение - процесс улавливания взвешенных в газе частиц какой-либо жидкостью (скрубберы).
Действие электрофильтра основано на ионизации газа, т.е. расщепление его молекул на положительно и отрицательно заряженные ионы. Газ можно ионизировать в пространстве между двумя электродами, к которым подведен электрический ток. Под действием электрического тока в газе образуются ионы и свободные электроны, благодаря движению которых через газ начинает протекать ток.
Трубчатый электрофильтр представляет собой камеру 1, в которой расположены осадительные электроды 2, выполненные из труб диаметром 150-300 мм и длиной 3-4 м. По оси труб натянуты коронирующие электроды 3 из проволоки диаметром 1,5-2 мм, которые подвешены к раме 4, опирающейся на изоляторы 5. Для предотвращения колебаний сс электроды соединены снизу рамой 6. Загрязненный газ через газоход 7 попадает под решетку 8 и равномерно распределяется по трубам. Пройдя электрополе, газ очищает и выходит через газоход 9. Взвешенные частицы осаждаются на внутренней поверхности труб и периодически удаляются.
Вопрос № 2 Абсорбция - десорбция
Абсорбцией называется процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).
При физической абсорбции, поглощаемый газ (абсорбатив), не взаимодействует химически с абсорбентом. Если же абсорбатив образует с абсорбентом химическое соединение, то процесс называется хемосорбцией.
Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима. На этом свойстве абсорбционных процессов основано выделение поглощенного газа из раствора -десорбция.
Сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно применять поглотитель и выделять поглощенный компонент в чистом виде.
В промышленности процессы абсорбции применяются главным образом для:
1) извлечения ценных компонентов из газовых смесей;
2) для очистки этих смесей от вредных примесей.
(например, поглощение аммиака, бензола из коксового газа, абсорбция хлористого водорода водой и др.)
В качестве абсорбентов могут применяться вода, органические растворители. На химическом комбинате в основном применяются высококипящие углеводороды: пентан, гексан и др.. Метод применяется когда разница между температурами кипения не менее 10°С. Разделение идет за счет разницы температур кипения, но с помощью холодного абсорбента, который орошает колонну сверху. Абсорбцию проводят при температуре не выше 20°С, т.к. резко падает растворимость газов. Абсорбент увлекает за собой вниз колонны высококипящий компонент. Соотношение абсорбента и углеводорода составляет 5-8:1.
Абсорбенты должны обладать избирательным действием, т.е. хорошо поглощать не всю смесь газов или паров, а лишь определенные компоненты.
Абсорбция - процесс диффузионный, поэтому скорость абсорбции определяется скоростью диффузии. Исходя из уравнения массопередачи:
М = К F Δ C_cл τ ;
для ускорения процесса и для достижения высокой степени поглощения необходимо увеличивать разность концентраций диффундирующего вещества в газе и в пограничном слое жидкости. Поэтому необходимо обеспечить наибольшую поверхность соприкосновения газа (пара) с жидкостью и постоянную смену пограничных с газом слоев жидкости.
В этих целях в абсорберах различными способами осуществляют увеличение поверхности соприкосновения фаз и взаимодействующие вещества проходят через аппарат непрерывно противотоком друг другу
Поскольку в процессе абсорбции происходит растворение газов в жидкости, на ход процесса оказывает также значительное влияние давление газа и температура абсорбента.
Пример: приготовление газированной воды, которую насыщают двуокисью углерода при повышенном давлении (более 4 кГс/〖см〗^2) и хранят в герметически закупоренной посуде. Процесс проводят при пониженной температуре, т.к. при понижении температуры растворимость газов повышается-.
При нагревании использованного абсорбента, поглощенный им газ, выделяется из жидкости, т.е. происходит процесс десорбции. На практике десорбцию осуществляют как с повышением температуры абсорбента, так и понижением давления, при этом не только происходит выделение поглощенных газов, но и восстанавливается поглотительная способность абсорбента.
Вопрос № 3 Поликонденсация. Виды поликонденсации.
Метод заключается в том, что соединение между собой молекул мономеров происходит при реакции между ними, идущей с выделением побочных продуктов.
Поликонденсацию осуществляют как в присутствии катализатора, так и без него. Ее проводят в расплаве, растворе и па границе раздела двух фаз.
Поликонденсация в расплаве осуществляется при высокой температуре (220-280 С) в реакторе в атмосфере инертного газа. Таким образом, обеспечивают высокую скорость процесса и удаление низкомолекулярных продуктов.
При поликонденсации в растворе мономеры растворены в растворителе - реакция протекает с небольшой скоростью, не обеспечивается удаление низкомолекулярных продуктов. Этот способ не используется в
промышленности.
Поликонденсация на границе раздела фаз заключается в том, что имеются две несмешивающиеся жидкости, в каждой из которых растворены исходные мономеры. Реакция поликонденсации мгновенно протекает на границе раздела фаз с образованием пленки полимеров. Таким образом, продукты реакции выводятся из сферы реакции, что способствует протеканию реакции с высокой скоростью. При удалении пленки поверхность раздела фаз освобождается и реакция продолжается.