- •Минобрнауки рф
- •1.1. Классификация основных процессов и аппаратов
- •1.2. Кинетические закономерности основных процессов
- •1.3. Общие принципы расчёта химических машин и аппаратов
- •1.4. Применение метода моделирования для исследования и расчета процессов и аппаратов
- •2. Тепловые процессы и аппараты
- •2.1. Способы передачи теплоты
- •2.2. Тепловые балансы
- •2.3. Температурное поле и температурный градиент
- •2.4. Передача тепла теплопроводностью
- •2.5. Тепловое излучение
- •2.6. Конвективный теплообмен
- •2.6.1. Теплоотдача
- •2.6.2. Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена
- •2.6.3. Подобие процессов теплообмена
- •2.6.4. Теплоотдача при свободном и вынужденном движении жидкости
- •2.6.5. Теплоотдача при изменении агрегатного состояния
- •2.7. Сложный теплообмен
- •2.8. Процессы нагревания, охлаждения и конденсации
- •2.9. Теплообменные аппараты
- •2.9.1. Классификация и типы теплообменных аппаратов
- •2.9.2. Расчет теплообменных аппаратов
- •2.9.3. Выбор и проектирование поверхностных теплообменников
- •3. Массообменные процессы и аппараты
- •3.1. Основы массопередачи
- •3.1.1. Общие сведения о массообменных процессах
- •3.1.2. Основные расчетные зависимости массообменных процессов
- •3.1.3. Материальный баланс массообменных процессов
- •3.1.4. Движущая сила массообменных процессов
- •3.1.5. Модифицированные уравнения массопередачи
- •3.1.6. Основные законы массопередачи
- •3.1.7. Подобие процессов переноса массы
- •3.1.8. Связь коэффициентов массопередачи и массоотдачи
- •4.1.9. Массопередача с твердой фазой
- •3.2. Абсорбция
- •3.2.1. Равновесие при абсорбции
- •3.2.2. Материальный, тепловой балансы и кинетические закономерности абсорбции
- •4.2.3. Принципиальные схемы абсорбции
- •3.2.4. Конструкции колонных абсорбционных аппаратов
- •3.2.5. Десорбция
- •3.3. Перегонка жидкостей
- •3.3.1. Идеальные и неидеальные смеси
- •4.3.2. Простая перегонка
- •4.3.3. Ректификация
- •3.3.4. Ректификация многокомпонентных смесей
- •3.3.5. Тепловой баланс процесса ректификации
- •3.3.6. Специальные виды перегонки
- •3.3.7. Устройство ректификационных аппаратов
- •3.4. Экстракция
- •3.4.1. Жидкостная экстракция
- •3.4.2. Равновесие при экстракции
- •3.4.3. Материальный баланс экстракции
- •3.4.4. Кинетические закономерности процесса экстракции
- •3.4.5. Принципиальные схемы процесса экстракции
- •3.4.6. Конструкции экстракторов
- •3.5. Адсорбция
- •3.5.1. Равновесие в процессах адсорбции
- •3.5.2. Промышленные адсорбенты
- •3.5.3. Конструкции адсорбционных аппаратов и методы проведения адсорбционно-десорбционных процессов
- •3.6. Сушка
- •3.6.1. Равновесие в процессах сушки
- •3.6.2. Конструкции сушилок и области их применения
- •3.6.3. Материальный и тепловой балансы сушки
- •Количество влаги, удаляемой в сушилке:
3.5.2. Промышленные адсорбенты
Промышленные адсорбенты должны удовлетворять различным требованиям: иметь большую адсорбционную способность (поглощать большие количества адсорбтива при малой концентрации в газовой или жидкой фазах); обладать высокой селективностью; быть химически инертными по отношению к компонентам различной смеси; иметь высокую механическую прочность; обладать способностью к регенерации; иметь низкую стоимость.
В промышленной практике наиболее широкое применение нашли следующие типы адсорбентов: активные (активированные) угли, силикагели, алюмогели и цеолиты (молекулярные сита), которые отличаются друг от друга как адсорбционными свойствами, так и размерами гранул и плотностью.
Пористые адсорбенты могут иметь макропоры, переходные поры и микропоры.
Макропоры имеют средние радиусы в пределах 10002000 А (1А=10-10м) и удельную поверхность 0,52 м2/г. Малая величина удельной поверхности свидетельствует о том, что макропоры не играют заметной роли в величине адсорбции, но они однако являются транспортными каналами.
Переходные порыимеют средние радиусы от 1516 до 10002000 А и удельную поверхность 400 м2/г. Переходные поры заполняются полностью при достаточно высоких парциальных давлениях пара сорбируемого компонента.
Микропорыимеют средние радиусы ниже 1516 А. По размерам они соизмеримы с размерами адсорбируемых молекул. Удельный объем микропор составляет примерно 0,20,6 см3/г.
Основная роль при адсорбции компонента в малых концентрациях принадлежит микропорам, объем которых отражает предельный объем адсорбционного производства – одного из основных параметров пористой структуры адсорбента.
Активные углисодержат все разновидности пор. Изготавливаются из древесины, торфа, каменного угля, скорлупы орехов, косточек плодов, а также костей животных путем обугливания в нейтральной среде при t=600900 °С (без доступа воздуха). Активируют водяным паром и смесью двуокиси углерода с водяным паром и кислородом воздуха. Нагревательный исход сырья в токе пара или смеси газов при 800900 °С позволяет получить уголь хорошего качества.
Активирование можно осуществлять пропитыванием угля сырья неорганическими растворами хлорида цинка, фосфорной кислотой. Затем активные угли гранулируют, получая цилиндры диаметром 13 мм и длиной 36 мм.
Активные угли значительно лучше поглощают пары органических веществ, чем пары воды, поэтому их используют для рекуперации летучих растворителей. Недостаток – горючесть.
Силикагели и алюмогели. Негорючие. Силикагели изготавливаются из геля кремниевой кислоты. Гель получают действием серной или соляной кислоты на раствор силиката натрия. Выделяющийся гель (SiO2nH2O) промывают водой, а затем просушивают приt=100150 °C до влажности 57 %. После сушки силикагель представляет собой твердую стекловидную или матовую массу с высокой пористостью. Последние стадии – прокалка при 800 °С, затем дробление. Используют в виде зерен размером 0,27 мм, для осушки газовых и жидких потоков, минеральных масел, керосина, сырого бензина и т.п. Используют в качестве носителей катализаторов. Существенное преимущество алюмогелей по сравнению с силикагелями – стойкость к воздействию жидкости. Алюмогель способен поглощать от 4 до 10 % воды от собственного веса. Кроме того, алюмогель используют для улавливания углеводородных примесей из воздуха, извлечения фтора из различных сред. Десорбцию паров воды приводят горячим воздухом приt=150250 °C.
Цеолиты– новый тип адсорбентов, представляет собой мелкие пористые кристаллы природных или синтетических минералов цеолитов, в которых размеры входных «окон» (отверстий) в большие полости близки к размерам поглощенных молекул. Одни молекулы из смеси веществ могут пройти в эти «окна» и адсорбенты в кристаллах цеолитов, другие, более крупные молекулы остаются в носителе.
Эффективное применение синтетических цеолитов возможно, например, для глубокой осушки газов, реактивных топлив, трансформаторных масел, для выделения этилена и пропилена из газов коксования, газов нефтепереработки, для повышения октанового числа бензинов и т.д. Исключительно высокая осушительная способность цеолитов (в области малых концентраций) обуславливает целесообразное их использование в завершающей стадии после осушки силикагелем и алюмогелем.