- •Учреждение образования
- •Минск 2004
- •Л.С. Ещенко, м.Т. Соколов, о.Б. Дормешкин, в.Д. Кордиков
- •Введение
- •1. Порядок выполнения и оформления
- •2. Водоподготовка
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Качество воды и требования к ней
- •2.3. Промышленная водоподготовка
- •Фильтрациюводы проводят на фильтрах разных конструкций. Наиболее известными из используемых в промышленности являются следующие: механические и песчаные фильтры, барабанные и ленточные вакуум-фильтры.
- •2.4. Методика выполнения работы
- •2.4.1. Порядок выполнения работы по умягчению воды Известково-содовый метод
- •2.4.2. Порядок выполнения работы по обессоливанию воды
- •2.4.3. Порядок проведения работы по коагуляции воды
- •2.4.4. Методы анализа Определение общей жесткости воды
- •Качественное определение в воде анионов
- •Качественный анализ анионов
- •Построение калибровочной кривой
- •2.5. Задание к лабораторной работе
- •3. Гетерогенные процессы в системах
- •3.1. Восстановление диоксида углерода
- •3.1.1. Основные положения
- •3.1.2. Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы
- •3.1.3. Расчет показателей процесса восстановления диоксида
- •3.1.4. Задание к лабораторной работе по восстановлению диоксида углерода
- •3.2. Разложение карбонатов и синтез силикатов
- •3.2.1. Общие положения
- •3.2.2. Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы
- •3.2.3. Методы анализа
- •3.2.4. Расчет показателей процесса разложения карбонатов по экспериментальным данным
- •Степень разложения карбоната рассчитывают по формуле
- •Выход со2определяют по формуле
- •Скорость разложения карбонатов находим по формуле
- •3.2.5. Задание к лабораторной работе
- •3.3. Обжиг сульфидных руд
- •3.3.1. Общие положения
- •3.3.2. Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы
- •3.3.3. Расчет показателей процесса обжига сульфидных руд по экспериментальным данным
- •3.3.4. Задание к лабораторной работе
- •3.4. Система твердое – твердое
- •3.4.1. Спекание соды с оксидом железа. Общие положения
- •3.4.2. Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения работы
- •3.4.4. Расчет показателей процесса спекания соды с оксидом железа
- •Выход феррита натрия рассчитывается по формуле
- •Скорость каустификации V, см3/с, рассчитывается по формуле
- •3.4.5. Задание к лабораторной работе
- •4. Гетерогенные процессы в системе
- •4.1. Общие положения
- •4.2. Абсорбция диоксида серы
- •4.2.1. Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы
- •4.2.2. Расчет показателей процесса абсорбции диоксида серы
- •4.2.3. Задание к лабораторной работе
- •5. Гетерогенно-каталитические процессы
- •5.1. Общие положения
- •5.2. Каталитическое окисление диоксида серы
- •5.2.1. Описание лабораторной установки и порядок выполнения работы
- •5.2.2. Методика определения содержания so2 в газовой смеси
- •5.2.3. Расчет показателей процесса каталитического окисления диоксида серы
- •Условное время контактирования определяют по формуле
- •5.2.4. Задание к лабораторной работе
- •6. Химические реакторы
- •6.1. Общие положения
- •6.2. Периодический реактор идеального смешения
- •Порядок выполнения работы
- •6.2.2. Расчет показателей процесса омыления эфира в периодическом реакторе
- •6.2.3. Задание к лабораторной работе
- •КордиковВасилий Дмитриевич
- •Редактор р.М. Рябая
- •Тираж 350 экз. Заказ___________
- •220050. Минск, Свердлова, 13а. Лицензия лв № 276 от 15.04.03.
3.3.4. Задание к лабораторной работе
Изучить влияние на технологические показатели процесса обжига колчедана следующих параметров: температуры обжига; содержания серы в колчедане; расхода воздуха (избытка воздуха); дисперсности колчедана.
Построить зависимости скорости и степени выгорания серы от продолжительности процесса обжига, скорости выгорания от степени выгорания.
Проанализировать результаты и известные теоретические положения, сделать вывод о путях интенсификации процесса обжига.
Табл. 6. Условия опыта, экспериментальные и расчетные данные
Условия опытов |
Экспериментальные данные |
Расчетные данные | ||||||||
Мас-са на-вески колчедана, мг |
Мас-совая доля серы в колче-дане, % |
Мас-са серы в навеске, Msн, мг |
Тем-пе-ратура обжига, С |
Объем 0,1 н раствора йода, мл |
Объем 0,1 н раствора тиосульфата натрия, мл |
Вре-мя вы- го-ра-ния се-ры , t, с |
Мас- са вы-горевшей серы, Мst, мг |
Степень выгорания серы, Xs, % |
Скорость выгорания серы, rs, мг/с |
Коэффициент избытка воздуха, |
3.4. Система твердое – твердое
Цель работы – исследование влияния основных технологических параметров (температуры, соотношения реагентов) на степень и скорость взаимодействия в системе твердое – твердое.
3.4.1. Спекание соды с оксидом железа. Общие положения
Одним из видов высокотемпературных гетерогенных взаимодействий в системах твердое – твердое, твердое – газ, которые широко используются в химической технологии, является спекание. Спекание – процесс возникновения твердой трехмерной структуры у сыпучих дисперсных материалов при их нагреве до температур ниже температуры плавления. При нагревании смеси твердых компонентов (шихты) могут протекать реакции как непосредственно между твердыми реагентами, так и между твердыми веществами и газом или жидкой фазой, которые могут образовываться при нагревании одного из компонентов шихты. Примером может служить спекание соды с оксидом железа. Этот процесс лежит в основе ферритного способа получения NaOH. Суммарный процесс спекания можно записать следующим уравнением:
Na2CO3 + Fe2O3 = 2NaFeO2 + CO2; Н298 = 142,8 кДж.
Так как процесс эндотермический, то одним из наиболее эффективных методов его интенсификации является повышение температуры. При спекании соды с оксидом железа скорость образования феррита натрия резко увеличивается при повышении температуры до 1124 К (температура плавления соды) и продолжает возрастать при дальнейшем росте температуры. Кроме температуры, на скорость реакции оказывает заметное влияние размер частиц реагентов, свойства используемого оксида железа, соотношение между количеством соды и оксида железа в исходной шихте.
При уменьшении размеров реагирующих частиц увеличивается поверхность взаимодействия реагентов и уменьшается диффузионное сопротивление. По этой причине исходные материалы тонко измельчают до размера частиц 1,0 мм. Особенно важно тонкое измельчение оксида железа, который во время спекания остается в твердом состоянии.
Большое влияние на скорость образования феррита натрия оказывает реакционная способность оксида железа, которая зависит от содержания примесей и удельной поверхности зерен оксида. Поэтому используемый технический оксид железа должен содержать не менее 95% Fe2O3. Оксид железа неактивен, и поэтому подвергается специальной обработке, заключающейся в его многократном спекании с небольшими, но постепенно увеличивающимися порциями соды с последующим выщелачиванием спека. В результате обработки объем оксида железа возрастает более чем в два раза за счет увеличения пористости зерен. Обработанный оксид железа периодически, по мере снижения активности из-за накопления примесей и оплавления зерен, заменяют свежим.
Применение избытка оксида железа дает возможность максимально использовать соду в соответствии с законом действующих масс. При увеличении количества Fe2O3 в шихте степень превращения соды возрастает. На практике шихту готовят в соотношениях масс Fe2O3 и Na2CO3, равных (2,5–3,0) : 1,0. Спекают шихту при температурах 1373–1573 К в горизонтальных барабанных печах, вращающихся со скоростью 1–2 оборота в минуту. Обогревают печь путем сжигания мазута или природного газа, продукты сжигания которых подают внутрь печи.
Выщелачивание спека водой описывается реакцией
2NaFeO2 + H2O = 2NaOH + Fe2O3; Н298 = 13,8 кДж.
Выщелачивание спека проводят слабыми растворами щелочи противотоком в батарее аппаратов (диффузоров). На выходе из аппаратов концентрация NaOH достигает 300–400 г/дм3.