Лекція:
Підготовка води для виробничих процесів. Виклад способів водопідготовки на підприємстві
Завдяки універсальним властивостям вода знаходить у народному господарстві різноманітне застосування як сировина, як хімічна реагенту, як розчинник, тепло-і холодоносія. Наприклад, з води отримують водень різними способами, водяна пара в тепловій та атомній енергетиці; вода служить реагентом у виробництві мінеральних кислот, лугів і основ, у виробництві органічних продуктів - спиртів, оцтового альдегіду, фенолу та інших численних реакціях гідратації і гідролізу. Воду широко застосовують в промисловості як дешевий, доступний, невогненебезпечний розчинник твердих, рідких та газоподібних речовин (очищення газів, одержання розчинів і т. п.). Виключно велику роль відіграє вода, в текстильному виробництві: при отриманні різних волокон - натуральних, - штучних і синтетичних, у процесах обробки і фарбування пряжі, суворих тканин і ін
Як теплоносій вода використовується в різних системах теплообміну - в екзотермічних і ендотермічних процесах. Теплота фазового переходу Ж - Г води значно вище, ніж для інших речовин, внаслідок чого конденсується водяна пара є найпоширенішим теплоносієм. Водяна пара і гаряча вода мають значні переваги перед іншими теплоносіями - високу теплоємність, простоту регулювання температури в залежності від тиску, високу термічну стійкість тощо, внаслідок чого є унікальними теплоносіями при високих температурах. Воду використовують також як хладагент для відводу теплоти в екзотермічних реакціях, для охолодження атомних реакторів. З метою економії витрати води застосовують так звану оборотну воду, тобто використану і повернуту у виробничий цикл.
Промислова водопідготовка являє собою комплекс операцій, що забезпечують очищення води - видалення з неї шкідливих домішок, що знаходяться в молекулярно-розчиненому, колоїдному і зваженому стані. Основні операції водопідготовки: очищення від зважених домішок відстоюванням і фільтруванням, пом'якшення, а в окремих випадках - знесолення, нейтралізація, дегазація і знезараження.
Відстоювання води проводять у безперервно діючих відстійних бетонованих резервуарах. Для досягнення повного освітлення і знебарвлення декантіруемую з відстійників воду піддають коагуляції. Коагуляція - високоефективний процес поділу гетерогенних систем, зокрема виділення з води колоїдно-дисперсних частинок глини, кварцового піску, карбонатних та інших порід, а також речовин органічного походження, наприклад білків. Суть процесу коагуляції зводиться до введення в оброблювану воду коагулянтів, зазвичай різних електролітів. Іон-коагулянт, що має заряд, протилежний заряду колоїдної частинки, адсорбується на поверхні. При цьому нейтралізується заряд частки, і стискаються сольватних (гідратні) оболонки навколо колоїдних частинок, які можуть об'єднуватися один з одним і седіментіровать.
Часто, особливо коли у воді знаходяться не колоїдно-дисперсні речовини, а тонкодисперсні суспензії (тобто більш грубі за розмірами частинки), які, як правило, мають дуже слабкий заряд, для водопідготовки використовують процес флокуляції. Речовини, що викликають флокуляції, називають флокулянтами. Флокулянти є розчинні у воді високомолекулярні з'єднання (карбоксиметилцелюлоза - КМЦ, поліакриламід - ПАА; поліоксіетілен - ПВЕ; крохмаль та ін.) Вони утворюють мостіковие з'єднання між окремими частинками дисперсної фази, після чого ці важкі агрегати седйментіруют. Флокуляція відбувається зазвичай дуже швидко, а витрата флокулянтів дуже незначний; це робить рентабельним використання такого процесу, незважаючи на досить високу вартість флокулянтів. Утворений при коагуляції або флокуляції осад віддаляється з води відстоюванням або фільтруванням.
Фільтрування - найбільш універсальний метод розділення неоднорідних систем. У техніці фільтрування найбільше значення має розвинена поверхню фільтруючого матеріалу.
Пом'якшення і знесолення води полягає у видаленні солей кальцію, магнію та інших металів. У промисловості застосовують різні методи пом'якшення, сутність яких полягає у зв'язуванні іонів Са 2 + і Mg 2 + реагентами в нерозчинні і легко видаляються з'єднання. По застосовуваних реагентів розрізняють способи: вапняний (гашене вапно), содовий (кальцинована сода), натронна (гідроксид натрію) і фосфатний (тринатрийфосфат). Найбільш економічно застосування комбінованого способу пом'якшення, що забезпечує усунення тимчасової і постійної жорсткості, а також зв'язування СО 2, видалення іонів заліза, коагулювання органічних і інших домішок. Одним з таких способів є вапняно-содовий в поєднанні з фосфатним. Процес пом'якшення грунтується на наступних реакціях:
1. Обробка гашеним вапном для усунення тимчасової жорсткості, видалення іонів заліза і зв'язування СО 2:
Са (НСОз) 2 + Са (ОН) 2 2СаСО = 3 ¯ + 2Н 2 О
Mg (НСО 3) 2 + 2Са (ОН) 2 = 2СаСО 3 ¯ + Mg (ОН) 2 ¯ + 2Н 2 О
FeSO 4 + Са (ОН) 2 = Fe (OH) 2 ¯ + CaSO 4 ¯
4 Fe (OH) 2 + О 2 + 2Н 2 О = 4 Fe (ОН) 3 ¯
СО 2 + Са (ОН) 2 = СаСО3 ¯ + Н 2 О
2. Обробка кальцинованої содою для усунення постійної жорсткості:
MgSO 4 Mg СО 3 ¯ + Na 2 SO 4
MgCl 2 + Na 2 CO 3 Mg СО 3 ¯ + NaCl
CaSO 4 СаСО 3 ¯ + Na 2 SO 4
3. Обробка тринатрійфосфату для більш повного осадження катіонів Са 2 + і Mg 2 +:
ЗСА (НСО 3) 2 + 2 Na 3 PO 4 = Са 3 (РО 4) 2 ¯ + 6 NaHCO 3
3MgCl 2 + 2Na 3 PO 4 = Mg 3 (РО 4) ¯ + 6NaCl
Розчинність фосфатів кальцію і магнію мізерно мала; це забезпечує високу ефективність фосфатного метода.
Значний економічний ефект дає поєднання хімічного методу пом'якшення з фізико-хімічними, тобто іонообмінним способом. Сутність іонообмінного способу пом'якшення полягає у видаленні з води іонів кальцію і магнію за допомогою, іонітів, здатних обмінювати свої іони на іони, що містяться у воді. Розрізняють процеси катіонного та аніонного обміну; відповідно іоніти називають катіоніти і аніоніти.
В основі катіонного процесу пом'якшення лежить реакція обміну іонів натрію і водню катионитов на іони Са 2 + і Mg 2 +. Обмін іонів натрію називається Na-катіонірованіем, а іонів водню-Н-катіонірованіем:
Na 2 [Кат] + Са (НСО 3) 2 «Са [Кат] + 2 NaHCO 3
Na 2 [Кат] + MgSO 4 «Mg [Кат] + Na 2 SO 4
H 2 [Кат] + MgCI 2 «Mg [Кат] + 2HCI
Н [Кат] + NaCl «Na [Кат] + НС1
Наведені реакції показують, що іонообмінний спосіб може забезпечити як зм'якшування води, так і знесолювання, тобто повне видалення солей з води.
Реакції іонообміну оборотні, і для відновлення обмінної здатності іонітів проводять процес регенерації. Регенерацію Na-катіонітів здійснюють за допомогою розчинів кухонної солі, а Н-катіонітів - введенням розчинів мінеральних кислот. Рівняння регенерації катионитов:
Са [Кат] + 2 N АС1 «Na 2 [Кат] + СаС1 2
Na [Кат] + НС1 «Н [Кат] + NaCl
Прикладом аніонного обміну може служити реакція обміну аніонів ОН - по рівнянню
[Ан] ОН + HCl «[Ан] Cl + Н 2 О
Регенерацію аніоніти проводять за допомогою розчинів лугів:
[Ан] Cl + NaOH «[Ан] ОН + NaCl
Значний економічний ефект дає сучасний спосіб знесолення води, в основі якого лежить послідовне проведення процесів Н-катіонірованія і ОН-аніонірованія. Утворені в результаті цих процесів іони Н + і ОН - взаємодіють один з одним з утворенням молекул води.
Підвищення техніко-економічного ефекту водопідготовки пов'язано із застосуванням комбінування декількох технологічних процесів, наприклад коагуляції, пом'якшення і освітлювання за допомогою сучасних методів іонного обміну, сорбції, електрокоагуляції та ін
Для сучасної промислової водопідготовки значний інтерес представляє можливість застосування електрохімічних методів, зокрема електрокоагуляції. Електрокоагуляція - спосіб очищення води в електролізерах з розчинними електродами - заснована на електрохімічному одержанні гідроксиду алюмінію, що володіє високою сорбційною здатністю по відношенню до шкідливих домішок. Перенесення електрики при внесенні електродів у воду і пропущенні струму здійснюють в основному іони, що знаходяться в природній воді (Са 2 +, Mg 2 +, Na +, С1 -, НСО 3 -, SO 4 2 - та ін.)
На розчинній алюмінієвому аноді відбуваються два процеси - анодна та хімічна (не пов'язане з протіканням електричного струму) розчинення алюмінію з подальшим утворенням А1 (ОН) 3:
Al - 3e ® Al 3 +
А l 3 + + ЗОН - ® А1 (ОН) 3
На катоді відбувається виділення пухирців газу - водню (Воднева поляризація), що піднімають частки речовин на поверхню води.
До переваг методу електрокоагуляції відносяться: висока сорбційна здатність електрохімічного А1 (ОН) 3, можливість механізації і автоматизації процесу, малі габарити очисних споруд.
Для очищення головним чином кислих оборотних вод застосовується нейтралізація - обробка води оксидом або гідроксидом кальцію.
Важливою частиною водопідготовки є видалення з води розчинених агресивних газів (СО 2, О 2) з метою зменшення корозії. Видалення газів здійснюють методом десорбції (термічної деаерації) шляхом нагрівання парою. Термічну деаерацію проводять в апаратах, званих деаератори (вакуумні, атмосферні, підвищеного тиску).
Воду, що використовується для побутових потреб, обов'язково знезаражують - знищенню хвороботворних бактерій і окисленню органічних домішок, в основному хлоруванням за допомогою газоподібного хлору, а також хлорного вапна і гіпохлориту кальцію.
2. Гомогенні некаталітичного процеси, що протікають в рідкій і газовій фазах. Їх закономірності і способи інтенсифікації
Гомогенними називають хімічні процеси, що протікають в однорідному середовищі, тобто в рідких або газоподібних сумішах, що не мають поверхонь розділу, що відокремлюють частині систем один від одного. Гетерогенними називають хіміко-технологічні процеси, в яких реагенти знаходяться в різних фазах. Оскільки чисто гомогенну середу, що не містить домішок та включень іншої фази, отримати важко, то лише умовно відносять до гомогенним ті промислові хімічні процеси, які протікають у газовій або рідкій фазі. За розміром частинок, складових систему, межею між гомогенними і гетерогенними системами вважають колоїди і тонкі аерозолі з величиною частинок більше 0,1 мкм, звані мікрогетерогенних системами.
Більшість промислових хіміко-технологічних процесів відноситься до гетерогенним, але гетерогенні процеси часто включають в якості однієї зі стадій гомогенний хімічний процес в газовій або рідкій фазі. В гомогенних середовищах, особливо в рідкій фазі, хімічні реакції відбуваються швидше, ніж у гетерогенних, апаратурне оформлення гомогенних процесів простіше і керування ними легше. Тож у промисловості широко використовують прийом гомогенізації системи для проведення хімічного процесу в однорідному середовищі; найчастіше застосовують поглинання газів рідиною або конденсацію парів, розчинення або плавлення твердих речовин для отримання рідкої реакційної довкілля.
Гомогенні процеси в газовій фазі особливо характерні для органічної технології і в ряді випадків реалізуються випаровуванням органічних речовин з наступною обробкою парів газоподібними реагентами - хлором, киснем, діоксидом сірки, оксидами азоту; відповідно відбуваються хімічні реакції хлорування, окислення, сульфування, нітрування тощо . Часто застосовують парофазного піроліз, тобто нагрівання парів органічних речовин без доступу повітря з метою отримання нових продуктів; при піролізі відбувається розщеплення складних молекул з утворенням вільних радикалів, граничних і неграничних вуглеводнів, які вступають у реакції полімеризації, конденсації, ізомеризації і ін Піроліз рідких та газоподібних речовин називається також крекінгом. Прикладом промислових газофазних процесів може служити термічне і фотохімічні хлорування вуглеводнів для отримання органічних розчинників, отрутохімікатів та інших продуктів органічного синтезу.
Парофазного піроліз вуглеводнів - метану (природного газу), нафтопродуктів, кам'яновугільної смоли - відбувається за радикально-ланцюговому механізму. Спершу молекули розщеплюються, утворюючи вільні радикали, які потім продовжують ланцюг, запозичуючи атоми водню і утворюючи нові радикали. Заданий склад продуктів реакції можна отримати, змінюючи температуру час перебування продуктів розщеплення в реакційній зоні.
У технології неорганічних речовин газофазних гомогенні процеси здійснюються, наприклад, у виробництві сірчаної, азотної і соляної кислот. Так, в парах спалюють сірку в печах камерного типу для отримання діоксиду сірки; отримують оксид азоту з повітря в умовах низькотемпературної плазми (10 3 -10 5 К) за реакцією:
N 2 + O 2 = 2NO,
D Н = -179,2 кДж
У низькотемпературній плазмі здійснюється також електрокрекінг вуглеводнів, наприклад метану з метою отримання ацетилену, синтез озону з кисню та ін
У виробництві азотної кислоти в газовій фазі йде окислення оксиду азоту в діоксид за сумарним рівнянням
2NO + O 2 = 2NO 2,
D Н = -119,3 кДж
У газовій фазі йде синтез хлороводню з водню і хлору у виробництві соляної кислоти по екзотермічної реакції:
Н 2 + Cl 2 = 2 HCl
Гомогенні процеси в рідкій фазі застосовують в промисловості частіше, ніж газофазних. Швидкість хімічних реакцій в рідкій фазі, як правило, в тисячі разів вище, ніж в газах (при тій же температурі), але швидкість дифузії в рідинах значно менше, ніж в газах, внаслідок високої в'язкості рідини. Коефіцієнт дифузії в газах становить 0,1-1 см 2 / с, а в рідинах 10 -4 - 10 -5 см 2 / с.
До гомогенним процесам в рідкій фазі належать, наприклад, реакції нейтралізації і обмінного розкладання в технології мінеральних солей. У рідкій фазі здійснюють ряд процесів в технології органічних речовин: отримання простих і складних ефірів, полімеризація в розчинах і розплавах, лужне плавлення бензолсульфокіслот у виробництві фенолу, окремі стадії сернокислотной гідратації етилену у виробництві етилового спирту та ін
В гомогенних середовищах - газової і рідкої - багато процеси йдуть по ланцюговому механізму: окислення, полімеризація і піроліз вуглеводнів, галогенування вуглеводнів, синтез хлороводню з елементів і ін
На швидкість гомогенних процесів в газовій і рідкій фазах впливають концентрації реагуючих компонентів, тиск, температура і перемішування.
Вплив концентрації реагуючих речовин. На швидкість хімічних реакцій в загальному випадку вплив концентрації описується рівнянням:
u = k D c,
причому u може бути виражене через зміну маси продукту D в одиниці реакційного об'єму концентрації з або ступеня перетворення х у часі, тобто
або ,
де D c визначається по-різному, залежно від порядку реакції і оборотності її, а також від ступеня перемішування.
Вплив тиску. Підвищення тиску прискорює газові реакції аналогічно підвищенню концентрації реагентів, так як з ростом тиску збільшуються концентрації компонентів. Отже, вплив тиску збільшується зі зростанням порядку реакції.
Завжди сприятливо застосування тиску для процесів, що протікають із зменшенням газового об'єму, оскільки, згідно з принципом Ле Шательє, підвищення тиску викликає збільшення виходу продукту.
Вихід продукту газової реакції синтезу збільшується з підвищенням тиску. Підвищення тиску зменшує обсяг газової суміші, в результаті чого знижуються розміри апаратів і перетину газопроводів.
Невелике підвищення тиску майже не впливає на швидкість процесів в рідкій фазі, проте швидкості багатьох реакцій в рідкому середовищі сильно збільшуються при дуже високому тиску. Так, при тиску в декілька сотень мегапаскалей швидкість процесів полімеризації деяких мономерів збільшується в десятки разів. Встановлено, що при нормальній температурі молекули газів деформуються при тисках вище 350-500 МПа, а молекули органічних рідин - вище 700 МПа. При тисках, відповідних деформації молекул, можна проводити такі синтези, які важко або неможливо здійснити при звичайних тисках.
Вплив температури. Підвищення температури викликає прискорення гомогенних реакцій у відповідності з рівнянням Арреніуса.
При підвищенні температури прискорюються і дифузійні процеси. Однак підвищення температури обмежується умовами рівноваги, виникненням побічних реакцій та іншими причинами. Для всіх процесів прагнуть встановити найбільш раціональну температуру, при якій витрати на нагрівання окупаються прискоренням процесів.
Для оборотних реакцій підвищення температури, збільшуючи константу швидкості хімічної реакції, одночасно впливає на рівновагу. Вище вказувалося, що для проведення оборотної екзотермічної реакції (Р, Т) потрібна певна оптимальна температура, що відповідає максимальному виходу.
Вплив перемішування. Перемішування має найбільше значення для рідинних процесів, оскільки швидкості дифузії в рідинах в десятки і сотні тисяч разів менше, ніж в газах. Перемішування розчинів дозволяє сильно збільшити загальну швидкість процесу за рахунок зняття дифузійних гальмувань. Перемішування рідини найбільш часто проводиться в резервуарах з механічними або пневматичними мішалками.
Для газових реакцій перемішування необхідно, по-перше, для початкового змішування компонентів і, по-друге, для вирівнювання концентрацій і температур в ході процесу. Початковий змішання здійснюється за допомогою різноманітних форсунок або сопел, через які підводяться гази, з таким розрахунком, щоб оня змішалися в загальному турбулентному потоці.
3. Порівняння різних типів хімічних реакторів
Одним з факторів, що використовуються для порівняння та вибору реакторів, є вплив концентрації реагентів, точніше, рушійної сили процесу на продуктивність реактора. При цьому умовно приймається сталість інших параметрів технологічного режиму. Розподіл концентрації реагентів у різних моделях реакторів наведено в таблиці.
Реактори ідеального витіснення і повного змішання. При проходженні реакційної суміші через реактор ідеального витіснення зменшується концентрація вихідних реагентів С а по висоті (довжині) реактора і відповідно до цього знижується рушійна сила процесу, а при сталості інших параметрів - і швидкість процесу.
Аналогічна картина спостерігається в реакторах періодичної дії.
Таблиця
Порівняння різних типів хімічних реакторів
Порівняння реакторів тільки за швидкістю процесу недостатньо. Слід ще враховувати, що постійність температури і концентрації реагентів по всьому об'єму реактора змішування полегшує управління процесом, автоматизацію роботи реактора. Іноді є можливим отримання продукту однакової якості з великим виходом. Наприклад, для проведення низки процесів полімеризації кращий реактор повного змішання внаслідок вирівнювання концентрації. Ряд каталітичних синтезів проходить з достатньою селективністю лише у вузькому інтервалі температур, легко досяжному в ізотермічних реакціях повного перемішування. Характерними прикладами таких процесів можуть служити синтези метанолу і вищих спиртів, в яких підвищення температури на 10-20 ° С від оптимальної викликає побічні реакції.
В реакторах змішання, як правило, ефективніше, ніж при режимі витіснення, протікають реакції з високими концентраціями реагентів і при великих теплових ефекти реакції. Інтенсивне перемішування покращує умови теплопередачі; зменшуються теплообмінні поверхні для відводу (або підведення) теплоти, від реагуючої системи.
З іншого боку, перемішування може спричинити стирання твердих реагентів, ерозію апаратури, посилення винесення з реактора подрібнених твердих частинок або крапель рідини. Енергетичні витрати в реакторах змішання можуть бути в кілька разів вище, ніж при режимі витіснення.
Таким чином, для вибору моделі реактора необхідно зіставити всі позитивні і негативні сторони передбачуваних типів реакторів і зупинитися на такій моделі, яка забезпечить у кінцевому рахунку найбільш економічний здійснення процесу.
Одиничний реактор і каскад реакторів повного змішання. Порівняння розподілу концентрацій в одиничному реакторі повного змішання і в каскаді, що складається з реакторів змішання однакового обсягу, наведено в таблиці.
Рушійна сила процесу D С в каскаді буде більше, ніж в одиничному реакторі. Різниця в D С буде тим більшою, чим більше число реакторів у каскаді. При нескінченно великому числі реакторів в каскаді D С каскаду наближається до D З реактора ідеального витіснення.
Реактори періодичної і безперервної дії. Реактори періодичної дії працюють при нестаціонарному технологічному режимі. При цьому незалежно від ступеня перемішування реагуючих мас змінюються в часі не тільки концентрації реагентів, а й температура, тиск, а відповідно і константа швидкості процесу. Якщо періодичний реактор працює в режимі повного змішання, то час, необхідний для досягнення заданого ступеня перетворення, розраховується по характеристическому рівнянню (див. табл.), Яка співпадає з характеристичним рівнянням реактора ідеального витіснення (див. табл.). Отже, якщо були б можливі однакові умови проведення процесу в реакторах періодичної дії і ідеального витіснення, то їх обсяги були б рівні між собою. Проте, умови протікання процесів у промислових проточних реакторах, як правило, краще, ніж у періодичних.
Крім того, продуктивність реактора періодичної дії нижче, ніж реактора ідеального витіснення, що працює безперервно, тому що при використанні періодично діючого реактора витрачається деякий час на завантаження реагентів, після чого в ньому відбувається хімічне перетворення. Після закінчення реакції виробляють спорожнення реактора, на що також потрібен певний час. Отже, робота такого реактора складається з чергуються циклів: завантаження - хімічне перетворення - розвантаження. При цьому корисним періодом роботи реактора є стадія хімічних перетворень.
Таким чином, використання періодично працюючих реакторів доцільно для малотоннажних виробництв, наприклад реактивів, деяких каталізаторів, фармацевтичних та лакофарбових матеріалів.
4. Технологічні зв'язки між елементами ХТМ
Хіміко-технологічно есістеми представляють сукупність фізико-хімічних процесів і засобів для їх проведення з метою отримання продукту заданої якості і в необхідній кількості.
ХТМ складається з елементів, з окремих частин, в яких протікають технологічні операції, необхідні для досягнення мети, поставленої перед ХТМ.
Конкретні ХТМ відрізняються великою складністю і різноманітністю структур, практично всі конкретні структури можуть бути за допомогою декомпозиції і агрегації елементів (об'єднання декількох елементів у так званий суперелемент) зведені до невеликого числа типових структур з характерним співвідношенням напрямів з'єднують їх потоків.
Послідовна технологічна зв'язок - це такий зв'язок (рис.1, а), коли потік, що виходить з одного елемента, є вхідним для наступного і всі технологічні потоки проходять через кожен елемент системи не більше одного разу. Послідовне з'єднання елементів - основний прийом в хімічній технології, так як воно відповідає багатокроковому принципом переробки сировини в якісно різних елементах.
Паралельна технологічна зв'язок - це такий зв'язок, коли виходить з i-г o елемента ХТМ потік розбивається на декілька паралельних підпотоків (рис. 1, б). Паралельна технологічний зв'язок застосовується для підвищення потужності, надійності, гнучкості ХТС, а також при паралельному одержанні на базі одного вихідної речовини двох або декількох продуктів.
Послідовно-обвідна технологічна зв'язок (байпас) - це така технологічна зв'язок, при реалізації якої частина вихідного потоку з одного елемента мине деякі елементи ХТМ в послідовного ланцюга апаратів, а потім знову об'єднується з основним потоком. Прикладом такого зв'язку є ланцюжок апаратів: дільник потоків, теплообмінник, змішувач потоків (рис. 1, 3) для регулювання температури на виході теплообмінного вузла. Крім того, байпас широко застосовується в системах переробки з подальшим змішуванням, де для забезпечення заданого складу і якості продукту необхідно переробити не весь потік, а лише її частина. Потоки змішуються в такому співвідношенні, щоб вийшов продукт заданої якості.
Зворотній зв'язок технологічна (рис. 1, р) характеризується наявністю рециркуляционного потоку, що зв'язує вихід наступного елемента ХТМ з входом попереднього.
Зворотній зв'язок технологічна передбачає багаторазове повернення потоків в один і той же елемент системи. Типовими прикладами ХТМ із зворотними зв'язками є ХТМ синтезу метанолу. аміаку та ін
Рис.1. Технологічні зв'язки
За особливостями технологічні структури ХТС підрозділяють на розімкнені і замкнуті. У розімкнутих ХТМ технологічні потоки проходять через будь-який елемент системи тільки один раз. Замкненими називаються ХТМ, що містять, принаймні, одну зворотну технологічний зв'язок.
Завдання 5
Карбід кальцію отримують шляхом взаємодії вапна і коксу по реакції: CaO + 3 C ® CaC 2 + CO
Визначити витратні коефіцієнти по коксу та вапна у виробництві технічного карбіду кальцію, що має наступний склад: Ca З 2 - 7%, СаО - 15%, С - 3%, інші домішки - 4%. Вапно містить 96% СаО, вміст вуглецю в коксі 89%. Розрахунок вести на 1 т технічного карбіду кальцію.
Розрахунок вапна: В 1 т продукту міститься 780 кг Сас 2; на освіту цієї кількості по стехеометріческому співвідношенню потрібно:
Крім того в технічному продукті міститься непрореагировавшего СаО
1000.0, 15 = 150 кг
Витрата СаО:
682,5 +150 = 832,5 кг
Витратні коефіцієнт технічної вапна:
А пр = 832,5 / 0,96 = 867,2 кг
Витрата коксу: на освіту Сас 2 розхід вуглецю:
У готовому продукті непрореагировавшего вуглецю
1000.0, 03 = 30 кг
Витрата вуглецю 438,8 + 30 = 468,8 кг
Витратні коефіцієнт по коксу:
А пр = 468,8 / 0,89 = 526,7 кг
Список використаної літератури
1. Загальна хімічна технологія / під ред. І.П. Мухленова. - М.: Вища школа, 1991. - 463 с.
2. Загальна хімічна технологія / під ред. А.Г. Амеліна. - М.: Хімія, 1977. - 269 с.
4. Кутєпов А.М. Загальна хімічна технологія / А.М. Кутєпов, Т.І. Бондарева, М.Г. Беренгартен. - 2-е вид., Перераб. і доп. - М.: Вища школа, 1990. - 250 с.