Тепловые и массообменные процессы (стр. 5 из 7)
Открыть вентиль на линии подачи экстрагента из бака 2 или 3 к насосу 8, открыть вентили на трубопроводе нагнетания экстрагента в напорный бак 6 и включить насос 8. Когда бак 6 наполнится и вода по сливной трубе будет сливаться обратно в бак 2 или 3, необходимо насос выключить Открыть вентиль на линии подачи исходной смеси из бака 3 или 4 к насосу 9, открыть вентили на нагнетательном трубопроводе исходной смеси в напорный бак 7 и включить насос 9. После наполнения бака 7 по сливной трубе жидкость будет стекать обратно в бак для исходной смеси. Необходимо насос 9 сразу отключить, иначе может произойти переполнение бака 7 и разбрызгивание керосина через воздушный патрубок, расположенный в верхней крышке бака 7.
Регулировочными вентилями по ротаметрам Р установить заданные преподавателем расходы экстрагента и исходной смеси в экстрактор и поддерживать их постоянными в течение всего опыта.
После заполнения полностью колонны и установления четкой линии раздела фаз (в середине второй или третьей секции) приступить к отбору проб через пробники П. После отбора проб изменить расход экстрагента и через 5-10 минут отобрать еще раз пробы через пробники П.
После окончания отбора проб прекратить подачу исходной смеси, закрыть вентиль на линии слива экстракта из колонны и продолжать подачу воды в колонну. Поверхность раздела фаз при этом будет подниматься, и когда она достигнет верха колонны, т.е. весь керосин сольется из экстрактора, необходимо быстро открыть вентиль на линии слива экстракта и прекратить подачу экстрагента.
 |
| 1 – экстрактор; 2, 3 – баки для воды; 4, 5 – баки для керосина; 6, 7 – напорные баки; 8, 9 – насосы; 10 – гребенка; П – пробники; Р – ротаметры.Рисунок 2 – Схема экстракционной установки |
3 Обработка опытных данных
Содержание бензойной кислоты
определяем титрованием отобранных проб 0.1 N раствором NаОН в присутствии индикатора - фенолфталеина.Нормальность раствора бензойной кислоты определяется по зависимости
Для титрования берется 20-25 мл исследуемой жидкости. Содержание бензойной кислоты в исследуемой жидкости определяется
(кг/м3), где Эк – эквивалент кислоты равный 122.Затем необходимо пересчитать объемную массовую концентрацию в относительные массовые доли по формулам
,Можно принять при рабочих концентрациях ρ1 - плотность керосина, ρ2 - плотность воды, кг/м3.
Построить на диаграмме Х – У равновесную и рабочие линии, соответствующие разным соотношениям
. Определить массовый расход первичного растворителя (керосина) 
. Определить массовый расход экстрагента (вода) 
, где VB, VK, ρ2, ρ1 – объемный расход и плотность воды и керосина. Полученные данные занести в таблицу 2.Убедится, что при увеличении движущей силы процесса, увеличивается количество переданного из фазы в фазу вещества М, которое определяется из уравнения материального баланса. Сравнить конечные концентрации продуктов и сделать вывод о ходе процесса экстракции, определить степень извлечения бензойной кислоты в обоих
случаях по формуле:
Таблица 2
Опытные и рассчитанные данные
| Параметр | Значения | Среднее значение | ||
| Расход исходной смеси, кг/с | ||||
| Расход экстрагента, кг/с | ||||
Относительная массовая концентрация бензойной кислоты в керосине   | ||||
Относительная массовая концентрация бензойной кислоты в воде   | ||||
Средняя движущая сила процесса  | ||||
| Количество переданного из фазы в фазу вещества М | ||||
Степень извлечения бензойной кислоты  | ||||
Лабораторная работа
АБСОРБЦИЯ
Цель работы: практическое ознакомление с работой тарельчатого абсорбера, экспериментальное определение коэффициента массопередачи и сравнение его с рассчитанным теоретически.
Приборы и принадлежности: абсорбционная установка, бюретка для титрования; 0.1 Nраствор соляной кислоты; индикатор-фенолфталеин; конические колбы.
Введение
Абсорбцией называют процесс избирательного поглощения газа из смеси газов (или пара из парогазовой смеси) жидким поглотителем. В абсорбционных процессах участвуют две фазы – газовая и жидкая. При абсорбции происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую, обратный процесс называется десорбцией, при этом происходит переход вещества из жидкой фазы в газовую. Все процессы массопередачи обратимы, т.е. в зависимости от условий, направление перехода распределяемого вещества может быть различным. Равновесие в процессах абсорбции определяет состояние, которое устанавливается при продолжительном соприкосновении фаз и зависит от состава одной из фаз, температуры, давления и термодинамических свойств компонента и поглотителя [1,2].
Для каждой конкретной системы газ-жидкость при определенной температуре и давлении существует строго определенная зависимость между равновесными концентрациями, т.е. каждому значению Х соответствует строго определенное равновесное значение У* и эту связь можно представить в виде функции
В общем случае эта зависимость находится опытным путем. Для большего числа систем имеются данные в справочной литературе. Для разбавленных растворов хорошо растворимых газов равновесная зависимость
хорошо описывается законом Генри, который имеет вид 
, где 
- константа фазового равновесия, величина которой зависит от природы газа и жидкости и единиц, в которых выражены концентрации. 
ОС – линия равновесия
; АВ – рабочая линия - прямая,проходящая через точки (YH, XK) и (YK, XH)Рисунок 1 - Схема процесса абсорбции
Примем расходы фаз по высоте аппарата постоянными и выразим содержание поглощаемого газа в относительных мольных концентрациях. Обозначим: G – расход инертного газа, кмоль/с; YH ,YK-начальная и конечная концентрации компонента в газовой смеси, кмоль/кмоль инертного газа; L – расход абсорбента, кмоль/сек; его концентрации XH и XK, кмоль/кмоль абсорбента.
Уравнение материального баланса абсорбера имеет вид
.Выделим любое сечение в аппарате (рисунок 1), например, 1-1, в котором имеются рабочие концентрации X и Y. Напишем материальный баланс для верхней части аппарата по распределяемому компоненту
Если исходный абсорбент не содержит распределяемый компонент (XH= 0), то
.Полученная зависимость называется уравнением рабочей линии.
Это уравнение позволяет нам определить значение рабочей концентрации в любой точке аппарата. Так как G, L – величины постоянные для каждого конкретного случая, то это уравнение прямой линии и для ее построения необходимо всего две точки. Можно взять вверху колонны B (XH, YK) и внизу колонны A (XK, YH).
Разность между рабочей и равновесной концентрациями вещества в данной фазе называется движущей силой массопередачи ΔY=Y – Y*. Она непрерывно меняется по высоте аппарата. В частном случае, когда линия равновесия является прямой,
определяется как средняя логарифмическая величина из движущих сил массопередачи у концов аппарата 
,где ΔУб , ΔУм – большая и меньшая разность рабочих и равновесных концентраций на концах аппарата.