- •1. Колонные аппараты тарельчатого типа. Гидродинамические режимы работы контактного устройства (25 б.).
- •2. Суммарная и электродные реакции при электролизе воды (10 б.).
- •3. Моноэтаноламиновая очистка конвертированного газа от диоксида углерода (20 б.).
- •4. Основные стадии в производстве неконцентрированной азотной кислоты и их краткая характеристика (20 б.).
- •5. Получение экстракционной фосфорной кислоты дигидратным способом (25 б.).
Билет №4
1. Колонные аппараты тарельчатого типа. Гидродинамические режимы работы контактного устройства (25 б.).
Аппараты колонные предназначены для ведения технологических процессов массообменных процессов в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Аппараты колонные стальные сварные изготавливаются диаметром от 300 до 8000 мм и работают при температуре от минус 60 °С до плюс 560 °С при избыточном давлении до 10,0 МПа и без давления, а также под вакуумом (остаточном давлении не ниже 665 Па).
Колонные аппараты относятся к массообменным аппаратам и классифицируются по следующим признакам:
в зависимости от способа организации контакта фаз: тарельчатые, насадочные и плёночные;
в зависимости от рабочего давления: работающие под давлением, атмосферные и вакуумные.
Основное применение колонных аппаратов: ректификация и абсорбция (например, МЭА-очистка синтез-газа).
Тарельчатые колонные аппараты (рис. 1) состоят из вертикального корпуса 3, сферической или эллиптической крышки 4, днища 2 и жёстко скреплённой с корпусом опорной обечайки 1. Использование конических опор для высоких колонн небольшого диаметра повышает их устойчивость и уменьшает нагрузки на опорную поверхность.
Рисунок 1 – Тарельчатая ректификационная колонна
Корпуса серийных аппаратов для неагрессивных сред изготовляют из углеродис-тых сталей: 20К, 16ГС, для агрессивных сред – из коррозионно-стойких сталей: 08Х22Н6Т, 12Х18Н10Т и пр.
Корпуса аппаратов, работающих при больших давлениях, а также аппаратов диаметром более 1200 мм выполняют цельносварными. Аппараты диаметром 400 – 1000 мм изготовля-ют в царговом исполнении, если рабочее давление в них не превышает 1,6 МПа. |
Гидродинамические режимы работы тарелок
При малых скоростях пара имеет место пузырьковый режим, при увеличении скорости пара он переходит в струйный, далее в пенный и, наконец, в инжекционный, при котором велик унос жидкости.
Рабочими режимами тарелки являются струйный и пенный.
Гидродинамический режим работы тарелок во многом зависит от соотношения нагрузок по газу и жидкости, а также от конструкции тарелок.
Нормальный режим работы тарелки определяется правильной организацией потоков жидкости и пара. Вторым важнейшим показателем работы тарелки является гидравлическое сопротивление образующегося пенного слоя.
2. Суммарная и электродные реакции при электролизе воды (10 б.).
Суммарная реакция:
H2O 1/2O2 + H2
Электродные реакции в кислом растворе:
(-) 2H++2e → H2 (+) H2O-2e → 1/2O2+2H+ |
0 В +1,2296 В |
___________________________________
H2O 1/2O2 + H2 |
1,229 В |
В щелочном растворе:
(-) 2OH--2e → 1/2O2 + H2O (+) H2O+2e → H2 + OH- |
+0,401 В -0,828 В |
___________________________________
H2O 1/2O2 + H2 |
1,229 В |
В промышленности используют щелочную среду, т.к. сталь в ней стойка.
E°разл=E°+ – E°-=0,401 – (0,828)=1,229 В.
–активность воды заменяется парциальным давлением паров воды, потому что температура процесса электролиза практически равна температуре кипения воды.