Kasatkin A.G. Osnovni procesi i aparati hemijska tehnologija. – M.: 1973, 754 str.
Skoblo A.I., Tregubova I.A., Molokanov Yu.K. Procesi i aparati naftne i petrohemijske industrije. – M.: Hemija, 1982, 584 str.
Molokanov Yu.K. Procesi i aparati za preradu nafte i plina. – M., Hemija, 1980, 408 str.
Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Primjeri i zadaci za predmet Procesi i aparati hemijske tehnologije. Tutorial za univerzitete. – L.: Hemija, 1987, 576s
1 OPŠTI ZNACI PROCESA MASOVNOG TRANSFERA
Procesi prijenosa mase ili difuzije povezani su s prijelazom komponenti iz jedne faze u drugu u svrhu njihovog razdvajanja.
Svi procesi prijenosa mase imaju niz zajedničkih karakteristika.
Koriste se za odvajanje smjesa.
Svaki proces uključuje najmanje dvije faze: tekućina i para (destilacija i rektifikacija), tekućina i plin (apsorpcija), čvrsta i para-gasna (adsorpcija), čvrsta i tečna (adsorpcija, ekstrakcija), dvije tekućine (ekstrakcija).
Prijelaz tvari iz jedne faze u drugu nastaje zbog difuzije.
Pokretačka snaga procesa prijenosa mase je razlika koncentracije ili gradijent koncentracije. Proces se odvija u smjeru faze u kojoj je koncentracija komponente niža.
Prijenos tvari iz jedne faze u drugu odvija se kroz faznu granicu, na kojoj se pretpostavlja stanje fazne ravnoteže.
Procesi difuzije su reverzibilni, tj. smjer procesa određen je zakonima fazne ravnoteže.
Stanje ravnoteže treba shvatiti na način da se razmjena između faza ne zaustavlja, već se stope prijelaza komponenti iz jedne faze u drugu izjednače.
Klasifikacija procesa prijenosa mase
| Fazni izvor |
||||
| Fazni prijemnik | G | I | T |
|
G | Membrane procesi | rektifikacija destilacije Desorpcija I | Desorpcija II |
|
I | apsorpcija | ekstrakcija | Desorpcija II |
|
T | adsorpcija | Fazna tranzicija 2. reda |
||
Ispravljanje- proces višestrukog protivstrujnog kontakta protivneravnotežnih tokova pare i tečnosti u cilju razdvajanja tečnih homogenih smeša na frakcije.
Apsorpcija– proces selektivne apsorpcije komponenti gasne mešavine tečnim apsorberom – apsorbentom.
Ekstrakcija- proces selektivne ekstrakcije komponenti iz tečne mešavine (ili iz čvrste supstance) sa tečnim ekstraktantom.
Adsorpcija– proces selektivne apsorpcije komponenata gasne ili tečne mešavine čvrstim apsorbentom – adsorbentom.
Sušenje je proces uklanjanja tečnosti (vlage) iz čvrstih materijala
Membranski procesi su selektivna ekstrakcija komponenti mješavine ili njihova koncentracija pomoću polupropusne pregradne membrane.
Osnovna jednačina prijenosa mase
Brzina prijenosa materije iz jedne faze u drugu dM proporcionalna je pokretačkoj sili procesa D, koja karakteriše stepen odstupanja sistema od ravnotežnog stanja, i faznu kontaktnu površinu dF. dakle:
gdje je K koeficijent prijenosa mase (slično prijenosu topline).
Koeficijent prijenosa mase karakterizira masu tvari koja se prenosi iz jedne faze u drugu u jedinici vremena kroz jediničnu faznu kontaktnu površinu s pokretačkom silom procesa jednakom jedinici.
Koeficijent prijenosa mase odražava nivo intenziviranja procesa: što je veća vrijednost K, to je manja veličina aparata potrebna za prijenos određene količine tvari. Istovremeno treba uticati na veličinu kontaktne površine faze, težeći njenom maksimalnom razvoju i obnavljanju po jedinici zapremine aparata. Najveći utjecaj na intenzitet prijenosa mase imaju hidrodinamički i projektni faktori.
3. PRIMJENA GIBBS FAZE PRAVILA NA PROCESE MASOVNOG TRANSFERA
U ravnoteži, pritisak i temperatura moraju biti konstantni u svim dijelovima sistema, inače će doći do procesa prijenosa mase i topline.
Za ravnotežne sisteme, Gibbsovo fazno pravilo je zadovoljeno, koje uspostavlja zavisnost broja stepeni slobode (N)
gdje je N broj stupnjeva slobode sistema; TO- broj komponenti; F- broj faza.
Broj stepeni slobode sistema je broj nezavisnih varijabli (temperatura, pritisak, koncentracija komponenti) koje se mogu proizvoljno menjati u određenim granicama bez promene ravnoteže sistema.
U ravnotežnom sistemu (N = 0), broj koegzistirajućih faza ne može biti veći od F=K+2.
Za dvofazne sisteme, broj stepeni slobode sistema jednak je broju komponenti (N = K). Kurs će se uglavnom fokusirati na dvofazne sisteme.
Binarnu smjesu K=2, N=2, možete mijenjati temperaturu i koncentraciju, pri konstantnom vanjskom pritisku. Aparat mora imati gradijent od t i x pri konstanti π.
Za višekomponentne sisteme (nafta) K→∞ i N→∞ Stoga, za višekomponentne sisteme (tipično za preradu nafte), broj stupnjeva slobode može biti vrlo velik.
Maseni, molarni i volumetrijski sastav
Maseni udio komponente određen je omjerom mase ove komponente i mase cijele smjese
(1)
S obzirom da je ukupna masa smjese jednaka zbiru masa pojedinih komponenti smjese, tj.
možeš pisati
one. zbir masenih udjela svih komponenti smjese jednak je jedinici
Molni udio bilo koje komponente smjese definira se kao omjer broja molova ove komponente i ukupnog broja molova smjese
(4)
Gdje N i broj mladeža je određen sljedećim odnosom:
(5)
Volumenski udio komponente u smjesi jednak je omjeru volumena ove komponente i volumena cijele smjese
(7)
(8)
Zapreminski udjeli se koriste u slučajevima kada nema promjene u zapremini komponenti tokom miješanja.
Za međusobno preračunavanje masenih i molskih udjela koriste se sljedeći omjeri:
(9)
(10)
Kada pretvarate volumetrijske koncentracije u masene ili molarne koncentracije (na primjer, kada pretvarate krivulje ubrzanja iscrtanih u volumnim udjelima), koristite odgovarajuće formule za izračunavanje:
( 11)
gdje je ρ cm prosječna gustina smjese.
L 2
4 SUŠTINA PROCESA REKTIFIKACIJE
Postoje različiti pristupi i metode za utemeljenje tehnologije destilacije i rektifikacije, kao i principi za izbor dizajna aparata za odvajanje binarne smjese.
Kao primjer, razmotrite odvajanje binarne smjese benzen-toluen. Sastav i svojstva komponenti početne smjese su poznati. Hajde da izvedemo seriju eksperimenata. U tikvicu za destilaciju stavimo tečnost poznatog sastava (40% benzena i 60% toluena) (slika 4.1), a od te mešavine je potrebno dobiti kondenzat sastava benzena 99,9% i toluena 0,01%.
Nakon postepenog isparavanja i kondenzacije (slika 4.1), odredili smo sastav kondenzata da je 85% benzena i 15% toluena. One. Postepenim isparavanjem se ne postiže dovoljno dobar stepen razdvajanja komponenti. Ovaj dizajn je neprihvatljiv u praksi.
Princip pojedinačnog isparavanja (kondenzacije) implementiran je u šupljem aparatu koji se naziva separator gasa ili separator pare (slika 4.1), nastali sastav kondenzata je neprihvatljiv (65% benzena i 35% toluena), ali je dizajn aparata više uspješan u odnosu na prethodni aparat.
Ponovimo nekoliko puta procese pojedinačnog isparavanja i kondenzacije, instalirajući niz takvih uređaja (slika 4.1). U ovom slučaju se postižu željeni sastavi parne i tečne faze, ali je masa kondenzata neznatna u odnosu na masu početne smjese. Također, ova tehnologija zahtijeva glomazniji i skuplji hardver.
Svi prethodni nedostaci su implementirani u jednom aparatu, koji uključuje procese višestrukog isparavanja i kondenzacije u svakoj kontaktnoj fazi, nazvane tacne. Na bilo kojoj ploči kolone dolazi do kontakta između para koje se dižu na ovu ploču i tekućine koja teče na ovu ploču (slika 4.2)
Očigledno je da će doći do promjene u sastavu faza ako postoji gradijent koncentracija i temperatura. Pošto je pritisak u koloni konstantan, ovaj uslov će biti zadovoljen ako je temperatura protoka tečnosti manja od temperature pare. Najniža temperatura treba da bude na vrhu kolone, a najviša na dnu kolone. Kada ti tokovi dođu u kontakt, sastav faza se mijenja u ravnotežu. Donji deo stuba zahteva snabdevanje toplotom, a gornji deo zahteva hlađenje.
Kontaktiranje kontra tokova faza se vrši sve dok se ne postignu željeni sastavi kolonskih proizvoda. Ovaj proces se naziva rektifikacija, a kolona destilacija. Gornji dio će biti koncentriranje ili jačanje, a donji dio će biti destilacijski ili iscrpni.
Sl.4.1. Glavne vrste procesa isparavanja i kondenzacije:
Procesi I-evaporacije; a-postepeno; b - jednostruki (OS); višestruko;
II- kondenzacijski procesi; a - postepeno; d- single (OK); V -
višestruko; 1,1" - isparivač; 2, 2" ~
kondenzator; 3
- prijemnik; 4, 4" -
isparivač; 5 , 5" -
posuda za odvajanje (separator).
Ovisno o namjeni, stupovi mogu biti potpuni, koji imaju koncentracijski i odsječak za skidanje, ili nekompletni: stup za ojačanje nema odsječak za skidanje, a kolon za skidanje izolacije nema presjek za koncentraciju. Osim toga, postoje jednostavni i složeni stupci. U jednostavnoj koloni sirovine su podijeljene na dva proizvoda, au složenoj koloni broj odabranih proizvoda je veći od dva.
Dakle, konstrukcija aparata za odvajanje binarne mješavine je opravdana i potrebno je proračunskim metodama dokazati da je ovaj aparat prihvatljiv.
br
Sl.4.2. Shema destilacijske kolone.
5 IZOBARNIH TEMPERATURNIH KRIVA
Konstruirajmo izobare tečnosti i pare (pri konstantnom pritisku). Osa apscise prikazuje koncentracije tekuće i parne faze, a osa ordinata prikazuje temperaturu (slika 7.1, donje krive). Rezultat su dvije krive koje imaju dvije zajedničke točke: tačku A at, što odgovara tački ključanja benzena i tački IN at, što odgovara tački ključanja toluena. Curve AA 1
A 2
IN, određujući odnos između temperature sistema i sastava tečne faze naziva se linija ključanja. Curve AB 1
IN 2
IN, koji određuje odnos između temperature sistema i sastava parne faze, naziva se kondenzaciona ili linija zasićene pare.
Tečne pare mogu biti zasićene i pregrijane. Para koja je u ravnoteži sa tečnošću naziva se zasićena. Što je temperatura viša, to je veći pritisak na kojem se nalazi ovaj ravnotežni sistem. Za zasićene pare postoji jasan odnos između pritiska pare i temperature. Nezasićene (pregrijane) pare su one koje pri datoj temperaturi i pritisku formiraju jednofazni sistem. Ne postoji tečna faza.
Ravnotežna parna i tečna faza imaju istu temperaturu i stoga će, na izobaričnim temperaturnim krivuljama, ravnotežni sastavi faza biti određeni točkama presjeka horizontala sa linijama ključanja i kondenzacije, ovi horizontalni segmenti se nazivaju konode (za primjer A 1 IN 1 ).
Područje grafikona koje se nalazi ispod krive AA 1 A 2 IN, odgovara tečnosti koja ne ključa (tačka F).Područje dijagrama iznad krive kondenzacije AB 1 IN 2 IN, odgovara pregrijanim parama (tačka E).
Bilo koja tačka koja leži između krive kondenzacije i ključanja, na primer tačka C, karakteriše dvofazni sistem (para-tečnost).
5.2 Raoult-Daltonov zakon
Izobarske krive se mogu konstruisati eksperimentalno, kao i proračunom.
Dot A 1 na krivulji ključanja tekućine može se naći korištenjem Raoultovog zakona. Komponentni parcijalni pritisak str i idealnog rastvora jednak je proizvodu pritiska zasićene pare P i na datoj temperaturi na molarnoj koncentraciji komponente u tečnoj fazi x':
(20)
Pritisak zasićene pare svake komponente izračunava se pomoću empirijskih formula. Na primjer, prema Antoineovoj formuli
(21)
Gdje A, B, C- konstante koje zavise od svojstava supstance i određuju se eksperimentalno;
t - temperatura.
Poznato je da tečnost počinje da ključa na temperaturi na kojoj pritisak njene zasićene pare postaje jednak spoljašnjem pritisku.
Stanje kipuće tečnosti:
- dobijena jednačina donje izobare. (23)
Prema Daltonovom zakonu, parcijalni pritisak komponente gasne mešavine jednak je umnošku pritiska u sistemu i molskog udela komponente u gasnoj mešavini
(24)
U ravnoteži, pritisak u svim tačkama sistema je isti. Kombinovani Raoult-Daltonov zakon
str i = P B x' i = P y' i . (25)
, je jednadžba gornje izobare (26).
Shodno tome, s obzirom na temperaturu i pritisak sistema, ravnotežni sastavi parne i tečne faze su jedinstveno određeni pritiscima zasićenih para komponenti smeše.
6 JEDNAČINA I KRIVLJA RAVNOTEŽE FAZI BINARNE MJEŠAVE
Kompozicije x' I y' Ravnotežne tečne i parne faze za binarnu smešu mogu se grafički prikazati pri datom pritisku u sistemu (slika 6.1). Raoult-Daltonov zakon se može predstaviti na sljedeći način:
Za komponentu niskog ključanja: 
, (29)
Za komponentu visokog ključanja:
(30)
Podijelimo jednačinu sa jednačinom, označimo P 1
/P 2
=
a- relativna elastičnost
(31)
Jednadžba fazne ravnoteže je hiperbola koja prolazi kroz ishodište koordinata (slika 4.2) dijagrama x' - y'(tačka 0 i tačka A sa koordinatama x' = y' = 1).
Koeficijent relativne volatilnosti raste sa smanjenjem pritiska.
Slika 6.1 Kriva ravnoteže
7 Entalpijski dijagram
Za analizu i proračun procesa destilacije i rektifikacije koriste se entalpijski dijagrami koji daju odnos između sastava tekuće i parne faze i njihovih entalpija.
Entalpija (ili sadržaj toplote) tečnosti jednaka je količini toplote koja je potrebna da se tečnost zagreje sa 0°C na datu temperaturu. Entalpija pare jednaka je količini topline koja je potrebna za zagrijavanje tvari od 0°C do određene temperature, uzimajući u obzir toplinu isparavanja i pregrijavanje pare.
Vrijednost entalpije se određuje empirijski korištenjem tablica ili približnih formula:
(27)
(28)
Entalpijski dijagrami se koriste u proračunima destilacije i rektifikacije, kada je potrebno istovremeno uzeti u obzir materijalne i toplinske tokove.
Dijagram entalpije prikazuje krivulje entalpije kipuće tekućine i entalpije zasićene pare ovisno o koncentraciji.
Bilo koja tačka A na dijagramu entalpije, tečna faza koja leži ispod krive entalpije karakteriše sistem koji se sastoji samo od tečne faze. Svaka tačka A4 koja leži iznad krivulje entalpije parne faze sastoji se od pregrijane pare. Tačke koje se nalaze između krivih, na primjer A 2 karakteriše dvofazne sisteme.
Vertikalni segmenti između krivulja entalpije parne i tekuće faze odgovaraju latentnoj toplini isparavanja (kondenzacije) mješavine određenog sastava.
Fizičko značenje latentne topline isparavanja
Jer Budući da se latentna toplina isparavanja različitih tvari ne podudara, krivulje entalpije tekućine i pare nisu paralelne.
Na dijagramu entalpije, konode su prikazane kao nagnute prave linije. Budući da su na izobarskim grafovima konode smještene horizontalno, tj. njihov položaj je lako odrediti, a na entalpijskom dijagramu su nagnuti pod različitim uglovima u odnosu na os apscise, zatim se radi pogodnosti konstrukcije dijagram entalpije obično kombinuje sa grafikonom izobarnih temperaturnih krivulja (slika 7.1).
Sl.7.1. Prikaz procesa OR (OK) binarne smjese na entalpijskom dijagramu i izobarnim temperaturnim krivuljama
Rachkovsky S.V. Ponikarov S.I. Ponikarov I.I. Proračuni mašina i aparata za hemijsku proizvodnju i preradu nafte i gasa (primeri i problemi). – M.: Alfa-M, 2008. – 720 str.
Kovalenko I.V. Malinovsky V.V. Razvoj glavnih procesa, mašina i aparata hemijske proizvodnje. – k.: “Norita Plus”, 2007. – 114 str.
Kosintsev V.I. Osnove projektovanja hemijske proizvodnje - Moskva: ICC "Akademkniga", 2005. - 332 str.
Baranov D.A., Kutepov A.M. Procesi i uređaji. – M.: Izdavački centar „Akademija“, 2004. – 304 str.
Novi priručnik za hemičara i tehnologa. Procesi i aparati hemijskih tehnologija. Dio I / ur. Ostrovsky G.M.
- Sankt Peterburg: ANO NPO “Professional”, 2004. – 848 str. Ignatovich E.
Hemijsko inženjerstvo. Procesi i aparati. – M.: “Tehnosfera”, 2007. – 656 str. Procesi i aparati hemijske tehnologije. Udžbenik za univerzitete / Ed.
Zakharova A.A. –
M.: Akademija, 2006 –528 str.
1 IZMJENJIVAČ TOPLOTE 3
1.1 Odabir izmjenjivača topline za njegovu namjenu 3
1.2 Izbor rashladnog sredstva 3
1.3 Izbor izmjenjivača topline prema načinu prijenosa topline. 4
1.4 Površinski rekuperativni izmjenjivači topline 5
1.5. Regenerativni izmjenjivači topline (regeneratori) 25
1.6. Mešajući izmenjivači toplote 25
1.7. Proračun izmjenjivača topline 29
2. ISPARIVAČI 31
2.1. Izbor uslova za proces isparavanja 31
2.2. Izbor isparivača 32
2.3. Proračun isparivača 39
Odgovarajući isparivači biraju se prema katalogu ili standardima. 43
LITERATURA 44
1. Kasatkin A.G. Osnovni procesi i aparati hemijske tehnologije. – M.: DOO TID „Savez“, 2004. – 753 str. 44
Knjiga je najbolji i najstariji način da se znanje prenese kroz vijekove. Više knjige pojavio, više informacija je trebalo sačuvati. Tehnički napredak nas dovodi do toga elektronske knjige, a zatim - elektronske biblioteke. Digitalna biblioteka je savršen način za prikupljanje velike količine e-knjige, časopisi, članci, naučne publikacije, koji omogućava brz i praktičan pristup potrebnim informacijama. Prije nekog vremena, ako ste trebali bilo kakvu informaciju, morali ste otići javna biblioteka i pronađi knjigu na policama. U današnje vrijeme elektronske biblioteke nam pomažu da ne gubimo vrijeme i pronađemo e-knjigu što je prije moguće.
Preuzmite knjige. PDF, EPUB
Z-biblioteka je jedna od najboljih i najvećih elektronske biblioteke. Možete pronaći sve što želite i preuzimanje knjiga besplatno, bez naknade. Naša besplatna digitalna biblioteka sadrži beletristiku, publicistiku, naučnu literaturu, takođe sve vrste publikacija i tako dalje. Korisna pretraga po kategorijama pomoći će vam da se ne izgubite u velikom broju e-knjiga. Možeš preuzimanje knjiga besplatno u bilo kojem prikladnom formatu: može biti fb2, pdf, lit, epub. Vrijedi reći da možete preuzeti knjige bez registracije, bez sms-a i vrlo brzo. Takođe, kako želite, moguće je čitaj na mreži.Pretražujte knjige na mreži
Ako imate nešto za podijeliti, možete dodati knjigu u biblioteku. To će učiniti Z-biblioteku većom i korisnijom za ljude. Z-biblioteka je najbolji pretraživač e-knjiga.20. jula imali smo najveći pad servera u posljednje 2 godine. Oštećeni su uglavnom podaci o knjigama i koricama pa mnoge knjige sada nisu dostupne za preuzimanje. Također, neke usluge mogu biti nestabilne (na primjer, Online reader, File Conversion). Potpuni oporavak svih podataka može potrajati do 2 sedmice! Tako smo u ovom trenutku došli do odluke da udvostručimo ograničenja preuzimanja za sve korisnike dok se problem u potpunosti ne riješi. Hvala na razumijevanju!
napredak: 88.41%
restauriran
Predgovor
Uvod
1. Predmet hemijska tehnologija i ciljevi predmeta
2. Klasifikacija procesa
3. Proračun materijala i energije
Opšti koncepti o materijalnom bilansu. Izađi. Performanse. Intenzitet proizvodnih procesa. Energetski bilans. Snaga i efikasnost.
4. Dimenzija fizičkih veličina
PRVI DIO. HIDRODINAMSKI PROCESI
Prvo poglavlje. Osnove hidraulike
A. Hidrostatika)