Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Лллнловый спирт Лмиловый спирт Лкилии Лнилин солянокислый Лцетамид Бевзойная кислота Бензойный альдегид Бутанол Глицерин Глюкоза Метанол Мочевина Муравьиная кислота Пиридпи Пропанол Салициловый альдегнл Стеариновая кислота Уксусная кислота Фенол Фталевая кислота Хларал Хлоргидрин Хлористоводородная кислота Хлороформ Хлорфеиол Э гаьсол 1,17 1,16 1,23 О,'96 1,!5 126 1,25 1,27 1,19 1,23 1,32 1',60 1',!6 1,27 1,21 1,33 1,'11 124 х. лвсорвция, Рнктификлция, пнрнгонкл 9. коэффициент диффузии при температуре г 'с приближенно определяется по формуле: (/?лв)г = (Г)лв)д,. [1 + Ь (г — 20')) (Х-! 7) где (Е' )гп — коэффициент диффузии при 20'С; Ь вЂ” коэффициент, характерный дпя данного растворителя.
1О. Коэффициент Ь определяется иэ выражения: 0,2УИ [)', Расчетное значение )формуле )Х-1В)) 'Расчетное знзченне Эеснерн- ментальное знзченне Энсе ерн- ментзлыюе знзченне Рзстеорнтель Рзстзорнтель (Формуле (Х-)В)1 О,ОП 0,016 0,013 0,012 0,016 0,01 З Сероуглерод Толуол . Хлороформ . Четыреххларистый углерод Этилацетат .. .. /змилацетат . Бензол Бромбензол Гептан Ксилол Метанол 0,020 0,017 0,019 0,016 0,017 0,017 0,021 0,0!8 0,017 0,016 0,017 0„018 0,01? 0,014 0,019 0,014 1!.
Г>елее универсальным методом определения коэффициента днффузии является метод Уилка, основанный на исследованиях диффузионного комплекса [О-5): Т град. сек р=— О р смз спз (Х-19) где Т вЂ” температура, 'К: О в — коэффициент диффузии, смт/сек) )г — коэффициент вязности раствора, мн- сен/лй (или спз). Диффузионный комплекс Р не изменяется с изменением температуры, а зависит от польного объема и растворенного (диффундирующего) нещестна и от природы растворителя. Эта зависимость обобщена в виде лиаграммы (рис. Х-1).
Параметр Ф характеризует растворитель) для воды Ф=1; для метилового спирта Ф=0,82; для бензола Ф=О,?. Для других растворителей можно принять Ф-О,О (ошибка при этом составляет около 12о))). Определив по рис. Х-1 величиву Р, находят /Ул .' лв Т см' О Ав р'9 се)с (Х-20) Если имеются свеления о коэффициенте диффузии для определенного растворителя, то вычисляют значение Р н находят для даивого и соответствующую кривую, по которой мажво определять коэффициент диффузии для .пюбых веществ, растворенных в этом же растворителе [0.5). где )г — коэффициент вязкости растворителя при 20'С, мн ° сек/м' (или снз); р — плотность растворителя при 23'С, кг/мз. Расчетные и зкспериментвльвые значения коэффициента Ь приведены в табл.
Х-б. Таблица Х-б темнернтурнмв но»ффнцнент Э !Н-221 КОЭФФициннты диФФнэии Метод уилка при)ален лишь для ие очень высоких концентраций. Он приводит к ошибкам при сильно диссоциирующих соединениях, тах как ионы ди)рфундируют быстрее молекул, а также в тех случаях, когда растворяемое вещества реагирует с растворителем. 5 ч 4 З '? /5 ш с /О ю О? 05 ()4 /О )5 20 ЗО 40 50 ?О )ОО 150 200 ЗОО 500 ?ОО /ООО 1500 ЗООО 5000 )л, влез/мань Рис.
Х-1. Зависимость Р = / (о, Ф). Фруу с /) )смол» лв и м. чаг следУет полставл)пь сРеднее значение ь ольного объема Рем по пУти лиффУзии жидкой фазы. Для определения этого значения о, надо знать п.потность смеси прн различяых концентрациях. (Х-22) !2. Предложена более точная формула для определения коэффициента диффузии в разбавленных растворах [0-6): М 'в Т /?=7,4 ° 10 12 а (Х-21) РО ' СЕ)С где М вЂ” молекулярный вес; о — мольный объем днффуидируюшега вещества, см'/маль (тайп. Х-2); Т вЂ” температура, ' К; )ь — коэффициы)т вязкости растворителя, мн ° сек/мз (или снз); [1 — параметр, учитывающий ассоциацию молекул в растворителе: для воды [)=2,6; для метилового спирта [3=1,9; для этилового спирта 9= 1,6; для беязола, эфира, гептана 5= 1,0.
!3. Численные значения коэффициентов диффузии для газов ввходятся в пределах О,З 1О-' — 7. 10-ь ме/сек (О,ОЗ вЂ” 0,7 см'/сек), а для жидкостей в пределах 04 ° 10-' — 5 10-' мз/сек (04-10-' — 5 10-е смз/сен) [Х.221 14. Пересчет кинематнческого коэффициента диффузии н жидкости /Ул на динамический коэффициы)т Ьпв сложясе, чем для газов. Так,н омл Х.
АБСОРВЦИЯ, РЕКТИФИКАЦНЯ, ПЕРЕГОИКА Прн низких концентрациях диффундирующега компонента плотность смеси обычно близка к плотности чистого растворителя. Пример расчета см.(Х-221 Основные закономерностн процесса абсорбции СОСТАВ ФАЗ 15. При расчете процесса абсорбции обычно применяются следующие способы выражения состава фаэ. а) Ныраженве состава фаз, отнесенное к количеству чистого второго компонента: кмоль рагирвделяемого комтонеита амаль чистого инертного газа для газовой фазы лля жидкой фазы Х— амаль расиргделлемаго комаонента (Х-24) кмоль чистой жидкости (абсорбгнта) б) Выражение состава фаз, отнесенное к общему количеству смеси (фазы): для газона фазы у— для газо ай ф зы амаль расиргдгляемого компонента (Х-2аг амаль газообразной смеси я,й фз кмоль Раслредглагмого комнанента амаль жидкой смеси (Х 0) Х-26) Иногда вместо мольных долей применяют массовые доли.
Перевод нз одной размерности в другую производится по табл. Х-1. Расчет процесса абсорбции целесообразно осуществлять. применяя концентрации, найденные па составу фзз, отнесенному к количеству второго компонента, так как количества чистого инертного газа и чистой поглощающей жидкости остаются постоянными. р'=фх (Х-27) Растворимость идеальных газов и жидкости при данной температуре: 1 х= — р' ф (Х-28) Здесь к — мальиая доля поглощаемого компонента в жидкости; р' — парциальное давление того же компонента в газовой фазе над жидкостью в условиях равновесия, ф — коэффициент Генри, изменяющийся с температурой и зависящий от природы газа и растворителя; размерность ф должна быть такой же, как и размерность давления. 17.
Парцнальнае равновесное давление газа р '. где у» — мазьная доля поглощаемого компонента в газовой фазе, равновесной с жидкостью; П вЂ общ давление смеси. РАВНОВЕСИЕ МЕЖДУ ФАЗАМИ 1й. Равновесный состав фаз в системах газ — раствор газа в жидкости ври температурах выше критических для идеальных газов определяется но закону Генри: Основные злкоиомевности нигцессл лвсоввции 13. Из уравнений (Х-27)' и (Х-29) получается уравнение линни равновесного состояния: амаль логлощаемого компонента =н (Х 30 ггмоль газовой смеси ( -30) где Но = — — коэффициент распределения. или константа фазового равновесия.
!! Уравнение (Х.ЗО) можно представить как зависимость между равновесными концентрациями, выраженными через относительные мольные количества: у' Х вЂ” — = Но— !+У 1+Х (Х-31) иаи Н Х амаль поглощаемого компонента 1+(1 — Но) Х кмоло чистого инертного газа (х зз) Закон Генри хорошо согласуется с опытом для слабо растворимых газов, а также лля низких концентраций хорошо растворимых газов.
Для последних фактическая растворимость при высоких концентрациях оказывается ниже, чем зта следует из закона Генри. Так как растворимость многих газов значительно отклоняется ат закона Генри, то при расчетах рекомендуется пользоваться полученными из опыта значениями равнавеснага парциальиага давления р* для соответствующих значений к. млтевнлльнын Влллнс ВРоцессл лвсоввции 21. Материальный баланс процесса абсорбции представляется следующим уравнением: С = Сн (1 нач 1 нон) ~ (Хит Хннч) (Х-34) где С вЂ” количества раснределяемога между фазами компонента, переходящего ээ ! сек из одной фазы в другую, анель)сея; Со — количество инертного газа в газовой смеси Со, протекающей через абсорбер, кмальгогк; ь —.
количества чистого абсорбента, протекающего через абсарбер, кмаль)сек; Ун»ч н У,— начальная и конечная концентрации распределяемого вещества в газовой фазе, Амаль вещества)к ль инертного газа; Хн»ч и Х „— начальная и конечная концентрации расцределяемаго вещества в жидкой фазе, кмаль вещества/ямало чистой жидкости, 22. Общий расход абсарбента (чистай жидкости): ( С нач нон Унн — 1 нон амаль чистой жидкости сви (х-35) !9, Сравнивая уравнения (Х-ЗО) и (Х-32), можно уставовитгн а) уравнеаие (Х-ЗО), выраженное через мольные доли, показывает, чтодля идеальных газов равновесная зависимость между содержанием поглощаемого камцаневта в жидкости и газе представляет прямую с тангеисом у(ла наклона Нь проходящую через начало координат; б) уравнение (Х-32), выраженное через относительный малыагй состав, наказывает, что для идеальных газов равновесная ззвиснмасгь между содержанием поглощаемого компонента в жидкости и газе непрямалинейна.
20. Для очень разбавленных растворов при малых значениях Х и У (Х(~ 1, учц. 1) из уравнения (Х-31) следует: У»= НХ (Х-36) Ч' $0 00 (Х 37) 07 03 09 07 09 (О ЕА,„, Рис. Х-2. Процесс абсорбции на диаграмме У вЂ” Л'при различнои удельном расхоле абсорбента т. Рис. Х-3. Коэффициент смачнваемости Ч' н зависимости от отношения Е)Еокс. С -кксаака к алексие !наеалокГ 3- деосеаккэа кордоеаэ насадка Коэффикскс Э. мэдм ! (Х-39) Псюкесс Е, = 61 мэ((м'ч) Абсорбцвя аммиака водой .
... ... . . Абсорбция паров ррганичесних жидкостей колой Абсорбция паров органических жидкостей керосином . Ректификация, испарение воды 0,158 0,024 0,065 Х. АБСОРБЦИЯ, РЕКТИФИКАЦИЯ, ИЕРЕГОНКА 23. Удельный расход абсорбента (чистой жцпкостн): Укгс — Укок кмоль чистой жидкости Ок Лкок — Лкач кмоль инертного газа 24.
Из формулы (Х-36) следует, что измевеяие рабочей концентрации в абсорбере представляет собой линейную аависнмасть; на диаграмме в координатах Х вЂ” У линия рабочих концентраций — прямая, тангенс угла наклона ко- торой Е т=— Ок 25. Уравнение рабочей линни: = ! кок + т (Х Хкач) Это уравнение выражает аависимость между неравновесиыми составами фаз (У и Х) в любом сечении аппарата. 26. Степень извлечения: кок Усач (Х-38) ) кач Степень извлечения представляет собой отношение количества фактически поглощенного компонента к количеству компонента, поступающего в абсорбер. оптимальное оношение Ансознцноннон колонны 27.
Обычно заданаыми величияами являются Укос, Уссе и Хаас; требуется определить Х„„и, следовательно, найти удельный расход абсорбеспа для наивыгоднейших условий работы. Для иллюстрации возможвых вариантов расчета абсорбцнанной колонны на рис. Х-2 в пределах заданных У„»„, У„,о и Хк„, приведены (для примера): равновесная линия Ус=[(Х) [формула (Х-ЗЗ)] и рабочие линии У=](Х) [формула (Х 37)] при различных значениях т = гца = †, 1формула (Х-36)1. Он Линия ВС, проведена при а=90'.
В этом случае движущая сила будет максимальной, а размеры абсорбера мипималысыми при бесконечно большом расходе абсорбента (т= со). Этот случай можно считать нереальным. Линия ВСс является касательной к линии равновесия (А — точка касания), что определяет ааимеиьший (теоретически) возможный наклон рабочей линии (акса). В этом случае расход абсорбента будет минимальным, а движущая сила станет равной нулю при бескоаечно больших размерах абсорбера. Этот случай также можно считать иереалысым. Работа збсорбцнонаой ноланны в реальных условиях возможна прн т ,<т<т .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
