Курсовая работа: Абсорбционная установка

АММИАК (от греч. hals ammoniakos — нашатырь), NH₃ , бесцветный газ с резким удушливым запахом; плотность 0,681г/см³ (-33,35 °С), t_пл = –77,7 °С, t_кип = –33,35 °С, ∆Н=23,27 кДж/моль, ∆Н=45,94 кДж/моль, ∆S=192,66 Дж/моль∙К,при давлении 0,9 МПа сжижается при комнатной температуре. Хорошо растворим в воде; водный раствор — нашатырный спирт. Получают каталитическим синтезом из азота и водорода под давлением.

Основной промышленный способ получения NH3- по реакции:

1/2N2 + 3/2Н2 →NH3

Сдвиг равновесия вправо способствует повышение давления и понижения температуры. Тепловой эффект реакции при 29,4 МПа составляет 52,38 кДж/моль. Процесс проводят в присутствии катализатора – Fe, активированного K2O;Al2O3;CaO и др.

Каталитические яды – сернистые и кислородосодержащие соединения. Для извесных катализаторов скорость реакции описывается уравнением Темкина Пыжева:

;

Где W- наблюдаемая скорость процесса, равная разности скоростей оюразования и разложения NH3,

k1 и k2 – константы скорости образования и разложения аммиака,

, и - парциальное давление соответствующих газов α=0,5 для большинства промышленных катализаторов.

Применяют аммиак в производстве HNO3, мочевины, NH4NO3; (NH4)2CO3; (NH4)2SO4., аммофоса, уротропина, как жидкие удобрения, в качестве хладагента. Мировое производство NH3 составило в 1982 около 89 млн. т, в СССР 17.76, США 14.06. СРР 3.14, Франции 1.9, Японии 2.01, ФРГ 1.92 млн. т.

Аммиачная вода –– раствор аммиака в воде. Прозрачная (иногда с желтоватым оттенком) жидкость с резким запахом, плотность 18,5–25%-ного раствора 0,930–0,910 г/см³ (15 ⁰ С); парциальное давление паров аммиака 0,1 МПа (40 ⁰ С); температура выделения твёрдой фазы от–31,3 до –53,9 ⁰ С. С возрастанием давления растворимость аммиака увеличивается, с повышением температуры уменьшается.

Применят аммиачную воду в производстве азотной кислоты, мочевины, солей аммония, аммофоса, уротропина и т.д.. Жидкий аммиак — хладагент, высококонцентрированное удобрение.

При содержании в воздухе 0,5% по объёму аммиак сильно раздражает слизистые оболочки. При остром отравлении поражаются глаза и дыхательные пути, при хронических отравлениях наблюдаются расстройство пищеварения, катар верхних дыхательных путей, ослабление слуха. Жидкий аммиак вызывает сильные ожоги кожи. ПДК=20 мл/м³ . Смесь аммиака с воздухом взрывоопасна, КПВ=15–28%; для воздушно–аммиачных смесей, содержащих 9–57% по объёму аммиака.

3. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

3.1 Способы очистки промышленных газов от газообразных примесей

Примеси, содержащиеся в отходящих промышленных газах в газо- или парообразном состоянии, извлекаются путем поглощения их жидкостями (абсорбция ) или твердыми поглотителями (адсорбция), а также путем каталитического окисления или сжигания.

Если не требуется особо тонкой очистки промышленного газа от примесей, то, как правило, используют абсорбцию. Абсорбцией называется процесс поглощения газа или пара жидким поглотителем (абсорбентом). Обратный процесс – выделение поглощенного газа из поглотителя – называется десорбцией. В промышленности абсорбция с последующей десорбцией широко применяется для выделения из газовых смесей ценных компонентов, для очистки технологических и горючих газов от вредных примесей, для санитарной очистки газов и т.д.

В некоторых случаях десорбцию не проводят, если извлекаемый компонент и поглотитель являются дешевыми или отбросными продуктами или если в результате абсорбции получается готовый продукт (например, соляная кислота при абсорбции НСl водой).

3.2 Физические основы процесса абсорбции

Растворимость газов зависит от свойств газа и жидкости, от температуры и парциального давления растворяющегося газа в газовой смеси. Зависимость между растворимостью газа и его парциальным давлением характеризуется законом Генри, согласно которому равновесное парциальное давление Р пропорционально содержанию растворенного газа в растворе Х (мольн. доля):

Р = ЕХ, [3.2.1]

Где Р - парциальное давление газа над раствором мм. Рт. Ст.;

Х- концентрация газа в мольных долях;

Е - коэффициент Генри, зависящий от температуры и от природы газа и жидкости.

Значение Р и Х удовлетворяющее уравнениям имеют место при достижении равновесия между фазами, эти следует рассматривать как равновесные. Коэффициент Е зависит от природы растворяющегося вещества и температуры:

lnE = -q/RT +C; [3.2.2]

где q- теплота растворения газа, кДж/кмоль;

R-универсальная газовая постоянная, кДж/кмоль^о с;

Т- температура растворения, ^о К;