Очистка вентиляционных газов от паров n-метилформамида методом адсорбции

Курсовой проект - Экология

Другие курсовые по предмету Экология

-метилформамида при температурах кипения () и критической (). Данные для расчета:

 

 

По уравнению (3.5.1) рассчитываем величину адсорбции при рабочем давлении и Т = 298 К

 

Адсорберы обычно располагают на открытом воздухе или в неотапливаемых помещениях, а величина адсорбции существенно зависит от температуры, что учитывает термическое уравнение ТОЗМ через термический коэффициент адсорбции . Вычислим величину адсорбции в летних (+40оС) и зимних (-15оС) условиях. Однако давление насыщенного пара Р0 в уравнении (6.2) также зависит от температуры. Для его расчета воспользуемся следствием из уравнения Клаузиуса-Клайперона:

(3.5.7)Рассчитав по данным, приведенным в приложении 4, можно вычислить давление насыщенного пара при любой температуре (при допущении, что не зависит от температуры):

 

 

Тогда из уравнения (3.5.7) вычисляем через =1613 Па, а по уравнению (3.5.2) изменение химического потенциала:

 

 

Зимние условия: Т = - 15 + 273 = 258 К;

 

Летние условия: Т = 40 + 273 = 313 К;

 

 

Теперь можно рассчитать величину адсорбции по уравнению (3.5.1).

Зимние условия:

Летние условия:

После улавливания паров N-метилформамида активным углем адсорбат удаляют из угля нагреванием с помощью водяного пара, последний выходит из адсорбера в смеси с парами и конденсируется. Концентрацию полученного раствора N-метилформамида в воде можно увеличить методом ректификации N-метилформамида. Например, на ректификацию необходимо подать раствор N-метилформамида в воде с концентрацией = 0,09, т.е.

,1 моль N-метилформамида и 0,9 моль

,1 59 = 5,9 г N-метилформамидаи 0,918=16,2 г .

Таким образом, расход динамического пара (т.епара, который тратится не на нагревание активного угля, а на транспортировку N-метилформамида) в данном случае должен составить:

,

что удовлетворяет практическим рекомендациям.

 

 

4. Ректификация

 

Ректификация представляет собой процесс многократного частичного испарения жидкости и конденсации паров. Процесс осуществляется путем контакта потоков пара и жидкости, имеющих различную температуру, и проводится обычно в колонных аппаратах. При каждом контакте из жидкости испаряется преимущественно НК, которым обогащаются пары, а из паров конденсируется преимущественно ВК, переходящий в жидкость. Такой двусторонний обмен компонентами, повторяемый многократно, позволяет получить в конечном счете пары, представляющие собой почти чистый НК. Эти пары после конденсации в отдельном аппарате дают дистиллят (ректификат) и флегму - жидкость, возвращаемую для орошения колонны и взаимодействия с поднимающимися парами. Пары получают путем частичного испарения снизу колонны остатка, являющегося почти чистым ВК.

Ректификация известна с начала XIX века как один из важнейших технологических процессов главным образом спиртовой и нефтяной промышленности. В настоящее время ректификацию все шире применяют в самых различных областях химической технологии, где выделение компонентов в чистом виде имеет весьма важное значение (в производствах органического синтеза, изотопов, полимеров, полупроводников и различных других веществ высокой чистоты).

Процессы перегонки осуществляются периодически или непрерывно. Ниже рассмотрены характеристики двухфазных систем жидкость - пар, необходимые для анализа и расчета процессов перегонки.

 

4.1 Принцип ректификации

 

Как отмечалось, достаточно высокая степень разделения однородных жидких смесей на компоненты может быть достигнута путем ректификации. Сущность процессов, из которых складывается ректификация, и получаемые при этом результаты можно проследить с помощью t - х - у - диаграммы (рис. 4.1.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.1.1. Изображение процесса разделения бинарной смеси путем ректификации на диаграмме t - x - y

 

Нагрев исходную смесь состава х1 до температуры кипения, получим находящийся в равновесии с жидкостью пар (точка b). Отбор и конденсация этого пара дают жидкость состава х2 обогащенную НК (х2 > х1).Нагрев эту жидкость до температуры кипения t2, получим пар (точка d), конденсация которого дает жидкость c еще большим содержанием НК, имеющую состав х3, и т.д. Проводя таким образом последовательно ряд процессов испарения жидкости и конденсации паров, можно получить в итоге жидкость (дистиллят), представляющую собой практически чистый НК.

Аналогично, исходя из паровой фазы, соответствующей составу жидкости x4 путем проведения ряда последовательных процессов конденсации и испарения можно получить жидкость (остаток), состоящую почти целиком из ВК.

В простейшем виде процесс многократного испарения можно осуществить в многоступенчатой установке, в первой ступени которой испаряется исходная смесь. На вторую ступень поступает на испарение жидкость, оставшаяся после отделения паров в первой ступени, в третьей ступени испаряется жидкость, поступившая из второй ступени (после отбора из последней паров), и т.д. Аналогично может быть организован процесс многократной конденсации, при котором на каждую следующую ступень поступают для конденсации пары, оставшиеся после отделения от них жидкости (конденсата) в предыдущей ступени.

При достаточно большом числе ступен?/p>