Лекция №16
Тема: Регулирование процесса абсорбции и десорбции
Процесс |
Регулируемая величина |
Линия установки регулирующего органа |
Абсорбция
Десорбция
|
Состав газа в верхней части аппарата 18 Давление в верхней части аппарата 18 (3,5 кг/см2) Уровень в кубе аппарата 18 18 Температура абсорбента в аппарате 18 (15° С)
Состав кубовой жидкости аппарата 20 Давление в верхней части аппарата 20 Температура в верхней части аппарата 20 Уровень в кубе аппарата 20 Уровень в аппарате 23
|
Абсорбент в аппарат 18
Неабсорбировавшийся газ
Кубовый остаток из аппарата18 Хладоагент в холодильник на линии подачи абсорбента в аппарат За счет жидкого пропана с Т=0
Пар в кипятильник 20 Обратная вода из аппарата 22 и пар в аппарат 21 Флегма в аппарат 20
Отогнанный (тощий) абсорбент из аппарата 20 Конденсат из аппарата 23 |
Распиливающие абсорберы
В распиливающих абсорберах поверхность соприкосновения фаз создается путем распыления жидкости в массе газа на мелкие капли. Такие абсорберы изготовляются обычно в виде колонн, в которых распыление жидкости производится сверху, а газ движется снизу вверх. Применяются они главным образом для поглощения хорошо растворимых газов.
Общая поверхность капель возрастает с увеличением плотности орошения и с уменьшением их размера и скорости движения. Поэтому для эффективной работы абсорбера большая плотность орошения имеет решающее значение.
Преимущества:
1) простота конструкции;
2) дешевизна;
3) низкое гидравлическое сопротивление;
4) возможность использования сильно загрязненных жидкостей.
Недостатки:
1) необходимость затраты энергии на распыление жидкости;
2) применение больших плотностей орошения, а также трудность регулирования количества подаваемой жидкости.
Абсорбер с механическим перемешиванием (скруббер)
К распиливающим аппаратам относятся также механические абсорберы, в которых разбрызгивание жидкости производится вращающимися деталями.
Внутри неподвижного корпуса-1 вращается горизонтальный вал-2, на котором насажены сетчатые диски-3, частично погруженные в жидкость. При вращении вала жидкость увлекается дисками и разбрызгивается в виде мельчайших капель, вследствие чего достигаются значительное развитие поверхности, хороший контакт между фазами и, следовательно, эффективная работа скруббера.
Лекция №17 Тема: Перегонка и ректификация
Понятие о простой перегонке
Одним из наиболее распространенных методов разделения жидких однородных смесей, состоящих из двух или более компонентов, является перегонка{дистилляция и ректификация).
В основе разделения жидкостей путем их перегонки лежит различная летучесть жидкостей при одной и той же температуре.
Более летучая жидкость при нагревании смеси до температуры кипения переходит в парообразное состояние интенсивнее, чем менее летучая жидкость
Если смесь постепенна" нагревать, то при некоторой температуре начтет кипеть жидкость, имеющая более низкую температуру кипения и обладающая большей летучестью. Эту жидкость называют низкокипящим компонентом (НКК). При этой температура можно перевести в пар практически весь НКК, содержащийся первоначально в смеси. После этого остаток жидкости будет состоять из высококипящего компонента (ВКК), обладающего меньшей летучестью. Этот остаток называют кубовым остатком, а пары НКК после их конденсации в холодильнике называется дистиллятом.
Однако простая перегонка не дает возможности произвести полное разделение компонентов и получить их в чистом виде. Оба компонента являются летучими и, поэтому оба переходят в пары, хотя и в различной степени. Поэтому образующиеся при перегонке пары не представляют собой чистого НКК, поскольку он вследствие большей летучести испаряется в большей степени, чем ВКК, то пары обогащены НКК, по сравнению с содержанием его в исходной смеси, а в остатке, наоборот, содержание НКК ниже, чем в исходной смеси.
Перегонка чаще всего применяется для разделения бинарных смесей, т.е. смесей, содержащих два компонента. Состав таких смесей выражают в весовых или в молярных процентах.
Классификация бинарных смесей
В зависимости от взаимной растворимости компонентов различают смеси жидкостей:
1) с неограниченной взаимной растворимостью;
2) взаимно растворимые;
3) ограниченно растворимые друг в друге.
Смеси с неограниченной растворимостью компонентов в свою очередь делятся на:
а) идеальные смеси;
б) не идеальные смеси с положительным или отрицательным отклонением от закона Рауля.
1. Идеальные смеси - это смеси, в которых силы сцепления между молекулами обоих компонентов такие же, что и между молекулами каждого из компонентов.
2. С положительными отклонениями - в которых силы сцепления между молекулами НК и ВК меньше, чем между молекулами каждого из компонентов.
3. С отрицательными отклонениями - в которых силы сцепления между молекулами НК и ВК больше, чем между молекулами каждого из компонентов.
Примеры. 1 - Взаимно-нерастворимые смеси: вода и бензол. Бензол - НК, а вода - ВК. Ткип. Бензола + 80° С ниже, Ткип. Воды. Характерной особенностью взаимно-нерастворимых жидкостей(вода - бензол) является то, что Ткип. ее всегда ниже Ткип. каждого из компонентов. Смесь вода-бензол кипит при Т = 69° С.
2 - Взаимно-растворимые смеси: жидкий воздух состоит их НК азот
Ткип. - 196о С, ВК - кислород, Ткип. - 183о С. Смеси взаимнорастворимых жидкостей (смешивающихся в любых соотношениях), таких как этиловый спирт и вода, бензол и толуол, не всегда поддаются разделению путем перегонки. Некоторые из них образуют азеотропные смеси, т.е. такие смеси, у которых при определенной температуре состав паров будет таким же, как состав исходной смеси. При этой температуре смесь полностью испарится без разделения на компоненты. Азеотропная смесь образует, например, вода с азотной кислотой, вследствие чего невозможно получить концентрированную азотную кислоту из разбавленной путем простой перегонки. Концентрирование азотной кислоты производят путем перегонки с серной кислотой.
Смеси взаимнорастворимых смесей (жидких) поддаются разделению лишь в том случае, если Ткип. данной смеси изменяется при изменении ее состава, т.е. когда состав паров постоянно отличается от состава исходной смеси.
В этом случае перегоняемая жидкость постепенно обогащается ВК и Ткип. ее повышается.
Примером частично растворимых друг в друге жидкостей является смесь воды и эфира. Такие жидкости при условии взаимного насыщения и наличия избытка одной из жидкостей начинают вести себя как несмешивающиеся.
При этом они дают паровую смесь одинакового состава с постоянной точкой кипения, сохраняющейся до тех пор, пока одна из жидкостей будет в избытке.