Требования безопасности

1          Требования безопасности

К работе на установке допускаются студенты, прошедшие в начале семестра инструктаж по технике безопасности в лаборатории
Б-011 и расписавшиеся в журнале инструктажей. Студенты обязаны перед началом работы надеть спецодежду и убрать волосы под косынку. Начинать работу можно только в присутствии учебного мастера и преподавателя, и только с их разрешения. Перед началом работы студенты должны отчитаться перед преподавателем о своей подготовке к работе.

При появлении запаха аммиака во время работы немедленно прекратить его подачу, перекрыв вентиль расхода, а расход воды в абсорбер увеличить до полного удаления запаха. В случае попадания раствора аммиака на кожу или в глаза немедленно обильное промывание широко раскрытого глаза водой или 0.5-1% раствором квасцов, наложить вазелиновое или оливковое масло. Необходимо помнить, что высокая концентрация аммиака в воздухе вызывает обильное слезотечение, боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля, ПДК аммиака в воздухе – 20 мг/м³ . При отравлении аммиаком через дыхательные пути необходимо вынести человека на воздух, вдыхание теплых водяных паров, пить теплое молоко с содой. По окончании занятия каждый студент обязан проверить и привести в порядок рабочее место.

2          Описание установки и порядок выполнения работы

Абсорбер представляет собой колонну 1 с внутренним диаметром 0,2м, высотой 1,68м, выполненную из органического стекла (рисунок 2). В колонне установлены 4 тарелки провального типа с отверстиями 3,5мм, долей свободного сечения 20%. В верхней части колонны имеется брызгоотделитель, внутри которого размещены распределитель жидкости и каплеотборник, уменьшающий унос жидкости уходящими газами. Колонна установлена на сборнике 2 диаметром 0.44 и высотой 0.7м. Установка снабжена баллоном с аммиаком 5, системой трубопроводов, арматурой и КИП.

Абсорбент (вода) подается в верхнюю часть колонны 1. Расход воды регулируется вентилями по показаниям ротаметра 10. Воздух к установке подается от компрессора, расположенного в лаборатории Б-03, через коллектор 7. Скорость воздуха замеряется с помощью диафрагмы 8 и соединенного с ней дифманометра 9. Аммиак из баллона 5 дросселируется редукционным вентилем, расход NH₃ определяется ротаметром 11. Аммиак поступает в коллектор 7, а затем в смеситель 6; куда подается и воздух, а затем аммиачно-воздушная смесь подается вниз абсорбера 1. Смесь движется снизу вверх, а сверху вниз по тарелкам стекает вода. На тарелках образуется газо-жидкостный слой. Вода поглощает абсорбтив (аммиак) и поступает в сборник 2. Воздух, содержащий газ, выбрасывается в атмосферу. В нижней части абсорбера находится пробоотборник для отбора пробы жидкости, поглотившей аммиак. Концентрация аммиакта в воде определяется титрованием пробы 0.1 HCℓ. Для определения гидравлического сопротивления на 2-х тарелках служит дифманометр 12.

При выполнении работы строго соблюдать очередность подачи. Сначала необходимо подать воду в абсорбер, установить заданный расход и поддерживать его постоянным. Затем подать воздух в колонну, установить и поддерживать постоянную его скорость в колонне и замерить перепад давления на 2-х тарелках. И только потом открыть редукционный вентиль и подать аммиак в абсорбер. Установить расход аммиака не более 10-20 делений по ротаметру, через 3-5 минут отобрать пробу жидкости внизу колонны и прекратить подачу аммиака, затем воздуха и не ранее 10-15 минут закрыть вентили на линии подачи воды в абсорбер.

Все измеренные величины занести в таблицу.

1 – абсорбер; 2 – сборник; 3 – фильтр; 4 – гидрозатвор; 5 – баллон с аммиаком; 6 – смеситель; 7 – коллектор; 8 – диафрагма; 9 – дифманометр; 10,11 – ротаметры; 12 – дифманометр; В – вентили

Рисунок 2 - Схема абсорбционной установки

3          Обработка опытных данных

Таблица 1

Опытные и рассчитанные данные

Расходы воды, воздуха и аммиака необходимо выразить в мольных единицах. Концентрацию аммиака в воздухе Y_H определяем исходя из расходов аммиака и воздуха в кмоль NH₃/кмоль воздуха.

Конечная концентрация аммиака в воздухе Y_Kрассчитывается  из уравнения материального баланса

.

Начальная концентрация аммиака в воде X_H=0, так как вода, поступающая в абсорбер, аммиака не содержит аммиак.

Конечная концентрация аммиака в воде X_K определяется титрованием отобранной пробы 0.1 н раствором HCℓ. Определив в результате титрования нормальность раствора, выразить концентрацию поглощаемого газа в C_х [кмоль/м³] и пересчитать в относительные мольные единицы по формуле

где М_ж,М_К – молекулярные массы воды и аммиака, кг/кмоль;

 ρ_ж – плотность воды, кг/м³.

Расход воздуха в колонне определяется по уравнению расхода.

Рассчитав концентрации Y_H, Y_K, X_H, X_K, строим рабочую линию по 2 точкам (X_H , Y_K), (X_K, Y_H ).

Линия равновесия определяется по уравнению , где m=1.825 – найдена экспериментально для водных растворов NH₃. Наносим рабочую и равновесную линии на график, определяем . Зная количество поглощенного аммиака, определяем коэффициент массопередачи K_yf. Коэффициент массоотдачи β_yfопределяем из критерия Нуссельта диффузионного

,

где Д – коэффициент молекулярной диффузии компонента в газе, м²/с;

ℓ – характерный линейный размер, в данном случае ℓ =κ - капиллярная константа, м.

где  - поверхностное натяжение на границе газ - жидкость, н/м .

Критерий Нуссельта диффузионный для провальных тарелок рассчитывается по уравнению ,

где критерий Рейнольдса ;

критерий Прандтля ;

критерий Вебера .

Высота столба жидкости на тарелке h_ст, рассчитывается из гидравлического сопротивления орошаемой тарелки ΔР_т, измеренного U-образным дифференциальным манометром, м.

,

где ΔР _сух – сопротивление сухой тарелки, Па;

ΔРσ-сопротивление тарелки, вызываемое силами поверхностного натяжения, Па;

ΔР_г-ж - сопротивление газожидкостного слоя на тарелке, Па.

Сопротивление сухой тарелки рассчитывается по уравнению

где ζ – коэффициент сопротивления тарелки (ζ=2.1);

ω_о – скорость газа в отверстиях тарелки (ω_о =ω/ƒ_св),м/с;

ƒ_св - свободное сечение тарелки (ƒ_св=0.2).

 Сопротивление тарелки, вызванное действием сил поверхностного натяжения, определяют по уравнению

где d_о – диаметр отверстий тарелки, м.

Сопротивление газожидкостного слоя принимают равным статическому давлению слоя

ΔР_г-ж=gρ_жh_ст

Определив критерий Нуссельта диффузионный, рассчитывают β_yf и сравниваем K_yf и β_yf.

Сделать вывод о сопоставимости полученных значений коэффициентов.

1.         Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 3-е. В 2-х кн. / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия, 2002. –кн.1. - 400 с.: ил. -кн. 2. -368 с.: ил.

2.         Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 9-е изд., пер. и доп. / К.Ф. Павлов, Н.Г. Романков, А.А. Носков. – Л.: Химия, 1981. - 560 с.

3.         Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособие для вузов. / Под. ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова - 6-е изд., перераб. и доп. – Л: Химия, 1990. - 272 с.: ил.

Похожие работы

Использование процессов сушки на фармацевтических фабриках и заводах

Скачать

43111

1

11

... . Данный способ сушки позволяет сохранить основные биологические качества высушиваемых материалов и широко используется в фармацевтическом производстве при получении ферментов, антибиотиков, препаратов крови, иммуннобиологических препаратов и др. сушка сублимация вакуум эвтектическая Применительно к процессу сушки сублимация влажного материала - процесс сушки его в замороженном состоянии ( ...

Автоматизация технологических процессов основных химических производств

Скачать

107273

1

429

... .В. Иванова«Автоматизация технологических процессов основных химических производств»Методические материалы по курсу лекций (в двух частях)Часть 2.2003г. УДК 66-52:66(075)Иванова Г.В. Автоматизация технологических процессов основных химических производств: Методическое пособие. Часть 2 / СПбГТИ(ТУ).-СПб., 2003.- 70с. Методическое пособие предназначено для курса лекций по учебной дисциплине « ...

Автоматизация производства

Скачать

17952

2

0

... Рабочая программа реализует повышенный уровень требований государственного стандарта и дает возможность выпускникам техникума работать в различных отраслях промышленности. Тематический план дисциплины «Автоматизация производства» реализует методический принцип «от простого к сложному», обеспечивает логическую преемственность излагаемого материала в распределении разделов и тем внутри предмета. ...

Моделирование процессов тепло- и массопереноса при закачке радиоактивных растворов в глубокозалегающие пласты

Скачать

129168

471

101

... влияния – RТ и чистой воды – Rwдля некоторого момента времени 3.6. Выводы В нулевом и первом приближениях решена задача о температурном поле, вызванном закачкой радиоактивного раствора в глубокозалегающие пласты. На основании полученного решения установлены расчетные формулы для полей температуры, вызванных энергией распада и различием температур пласта и закачиваемой жидкости. ...