Абсорбционная очистка вентиляционных газов от N-метилформамида и выделение его в чистом виде методом ректификации

Скачать

Токсикологическая характеристика N-метилформамида. Расчет равновесной концентрации абсорбата при использовании чистой и артезианской воды. Ректификация раствора N-метилформамида в воде. Кинетика биологической очистки растворов от органических веществ.

Размер: 788,0 K
Тип: курсовая работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Очистка вентиляционных газов от паров n-метилформамида методом адсорбции
Идентификация вредной примеси. Выбор метода инженерной защиты окружающей среды, факторы, на него влияющие. Токсикологическая характеристика n-метилфор...

Очистка вентиляционных газов от паров ацетона методом абсорбции
Идентификация вредной примеси. Токсикологическая характеристика ацетона, особенности его негативного влияния на организм человека. Расчет свойств комп...

Очистка вентиляционных газов от паров метилового спирта методом адсорбции
Молекулярная масса и токсическое действие метилового спирта. Расчет физико-химических процессов адсорбции, ректификации и биохимической очистки газово...

Технологический расчет пенного газопромывателя
Гравитационная очистка газов, пылеосадительные камеры. Очистка газов под действием инерционных и центробежных сил. Очистка газов фильтрованием, мокрая...

Очистка дымовых газов от пыли с применением электрофильтров
Вредные воздействия пыли на окружающую среду и ее свойства. Классификация пылеуловителей, применяемых для очистки газов. Осаждение под действием сил т...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

Кафедра Инженерной химии и промышленной экологии

Пояснительная записка к расчетной работе

по дисциплине «Инженерная химия и промышленная экология»

АБСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ГАЗОВ ОТ N-МЕТИЛФОРМАМИДА И ВЫДЕЛЕНИЕ ЕГО В ЧИСТОМ ВИДЕ МЕТОДОМ РЕКТИФИКАЦИИ

Работу выполнил

Студент группы 2-ХД -44 -Козлова Н.М.

Руководитель - к.х.н., доц. Ибрагимова Р.И.

2014

ЗАДАНИЕ

1. Идентифицировать по молекулярной массе вредную примесь, если навеску вещества m = 0,5 г при температуре t0 = 470C испарили в объеме V = 1 л при давлении P = 22,6 кПа. Результаты подтвердить расчетом молекулярной реакции R и сравнением с опытной величиной R=15.05.

2. В вентиляционных газах парциальное давление N-метилформамида равно Pраб = 990 Па.

2.1. Дать токсикологическую характеристику N-метилформамида.

2.2. Сделать вывод о необходимости очистки вентиляционных газов.

3. Очистку вентгазов от N-метилформамида осуществляют методом абсорбции водой при температуре 298 К и парциальном давлении паров N-метилформамида Pраб = 990 Па.

3.1. Дать характеристику процессов абсорбции.

3.2. Для расчета константы Генри измерили концентрации раствора Xa(a) = 0,025 и Xb(b) = 0,075. Рассчитать равновесную концентрация абсорбата Хаб при использовании чистой и артезианской воды при содержании солей в ней 300 мг/л, константа Сеченова k = 5*10^(-4) л/мг.

4. Этот раствор с концентрацией Храб направили на ректификацию в количестве Gн = 100 кг для получения дистиллята и кубового остатка с концентрациями ХД = 1 и ХК = 95 соответственно.

4.1. Дать характеристику процесса ректификации.

4.2. Рассчитать процесс ректификации.

5. Низкоконцентрированный раствор разбавляется другими сточными водами в 10 раз и направляется на биологическую очистку

5.1. Принципы очистки сточных вод.

5.2. Рассчитать кинетику процесса по данным К1 = 0,32 ч-1, К2/К1 = 2,7, t1 = =17 0C, t2 = 27 0С (принять порядок реакции n = 1).

5.3. Дать прогноз изменения времени процесса при колебаниях температуры ±50С и увеличении концентрации сточных вод в 10 раз.

СОДЕРЖАНИЕ

  • ЗАДАНИЕ
    • ВВЕДЕНИЕ
      • 1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВРЕДНОЙ ПРИМЕСИ
      • 2. РАСЧЕТ НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВ КОМПОНЕНТА ГАЗОВОЗДУШНЫХ ПРИМЕСЕЙ
  • 2.1 Токсикологическая характеристика N-метилформамида
    • 3. ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ ПАРОВ N-МЕТИЛФОРМАМИДА МЕТОДОМ АБСОРБЦИИ
  • 3.1 Характеристика метода абсорбции
  • 3.2 Расчет равновесной концентрации абсорбата xаб при использовании чистой и артезианской воды
    • 4. РЕКТИФИКАЦИЯ РАСТВОРА N-МЕТИЛФОРМАМИДА В ВОДЕ
    • 4.1 Характеристика процесса ректификации
    • 4.2 Расчет процесса ректификации
      • 5. КИНЕТИКА БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ НИЗКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ ОТ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
    • 5.1 Принципы очистки сточных вод
    • 5.2 Кинетика биологического процесса

5.3 Расчет кинетики процесса по данным К1 = 0,32 ч-1, К2/К1 = =2,7,

  • t1 = 17 0C, t2 = 27 0С
  • 5.4 Прогноз изменения времени процесса при колебаниях температуры ± 5 0С и увеличении концентрации сточных вод в 10 раз
  • ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  • СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
  • ВВЕДЕНИЕ
  • На 2014 год основной угрозой для окружающей среды является сброс сточных вод, выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и накопление твердых отходов. Поэтому необходимо внедрение новых технологий или применение методов по удалению вредных веществ из воздуха и сточных вод. Одним из таких методом является абсорбция.
  • Абсорбция - процесс поглощения газа жидкой средой, в которой газ растворим в той или иной степени. В абсорбционных процессах участвуют две фазы - жидкая и газообразная; происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую или в обратном направлении при десорбции. Поглощаемые составные части называют абсорбируемыми компонентами, а остальные части - инертным газом. [1]
  • Абсорбционный метод очистки газов имеет как преимущества, так и недостатки.
  • Недостатки:

1. Громоздкость оборудования.

2. Невысокая эффективность очистки.

3. Образование твердых осадков, что затрудняет работу оборудования, и коррозионную активность многих жидких сред.

Преимущества:

1. Позволяет улавливать наряду с газами и твердые частицы.

2. Непрерывность процесса.

3. Низкие капитальные и эксплуатационные затраты.

1. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ВРЕДНОЙ ПРИМЕСИ

абсорбционный очистка газ ректификация

Требуется идентифицировать вещество, находящееся в жидком состоянии, которое может быть переведено в газообразное состояние путем испарения. Для анализа навеску жидкого вещества m = 0,5 г переводят в газовую фазу в сосуде объемом V = 1 л при заданной температуре t = 470С. Давление в сосуде P = 22,6 кПа.

Для решения данной задачи воспользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона

, (1.1)

где n - число молей вещества; R = 8,314 Дж/моль*К - универсальная газовая постоянная; P, V, T - параметры состояния, выраженные, соответственно, в Па, м3, К.

Выразим n через массу вещества m (г) и молекулярную массу

(1.2)

Близкую молекулярную массу имеет N-метилформамид с брутто-формулой C2H5NO:

Уточнить структурную формулу вещества можно, измерив и рассчитав его молекулярную рефракцию. Измерения показали, что R = 15,05. Методом аддитивности рассчитываем молекулярную рефракцию

Расчет и экспериментальное определение совпадают.

2. РАСЧЕТ НЕКОТОРЫХ СВОЙСТВ КОМПОНЕНТА ГАЗОВОЗДУШНЫХ ПРИМЕСЕЙ

Уравнение (1.1) позволяет определить некоторые свойства N -метил-формамида в составе газо-воздушных выбросов (ГВВ):

· объем пробы при нормальных условиях: для анализа ГВВ обычно отбирают пробу газа при рабочих условиях (P, V, T), далее объем пробы переводят к нормальным условиям (P0, V0, T0). Для условий идентификации вещества переводим систему из состояния пара, при котором его исследовали, в состояние при нормальных условиях:

Рис.2.1 Переход к нормальным условиям

Запишем уравнение (1.1) для 1 и 2 состояния и разделим их друг на друга

· плотность пара при нормальных условиях

Проверяем расчет m = 0,5 г; V0 = 1,903*10-4 м3, тогда

· Расчет мольно-объемной концентрации: пусть задано, что в воздухе рабочей зоны парциальное давление N-метилформамида равно Pраб = 990 Па. Уравнение (1.1) позволяет вычислить мольно-объемную концентрацию (С, моль/м3) при Т = 320 К:

2.1 Токсикологическая характеристика N-метилформамида

Описан острый случай отравления человека при приеме внутрь 50 мл N-метилформамида. Преимущественно действие яда сказалось на печени. Выявлено эмбриотоксическое действие в опытах на крысах. Доза 1 г/кг, введенная на седьмой день беременности, губила 90 % плодов; доза 0,4 г/кг - вызвала частичную гибель плодов и развитие злокачественных опухолей у выжившего потомства. [2]

ПДК (воздух) = 10 мг/м3 =10/59 ммоль/м3 = 0,169 мммоль/м3.

ПДК (вода) = 10 мг/л = 10000 мг/м3 = 169,5 ммоль/м3.

Расчет в пункте 2 показал, что концентрация N-метилформамида в воздухе рабочей зоны (372,1 ммоль/м3) много больше ПДК (0,1695 ммоль/м3), поэтому воздух необходимо очистить до допустимой концентрации.

3. ОЧИСТКА ВОЗДУХА ОТ ПАРОВ N-МЕТИЛФОРМАМИДА МЕТОДОМ АБСОРБЦИИ

3.1 Характеристика метода абсорбции

Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором газ растворим в той или иной степени. Обратный процесс - выделение растворенного газа из раствора - десорбция. В абсорбционных процессах участвуют две фазы - жидкая и газообразная; происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую или в обратном направлении при десорбции. Поглощаемые составные части называют абсорбируемыми компонентами, а непоглощаемые составные части - инертным газом. Во многих случаях поглотитель представляет собой раствор активного компонента, вступающего в реакцию с абсорбируемым компонентом газовых смесей. Инертный газ и растворитель являются носителями в соответствующих фазах.

Существует два вида абсорбции: физическая и химическая. При физической абсорбции поглощение газа не сопровождается протеканием химической реакции. При химической абсорбции поглощаемый компонент взаимодействует с каким-либо компонентом жидкой фазы или с самим растворителем с образованием химического элемента. [3]

Содержание газа в растворе зависит от свойств газа и жидкости, давления, температуры и состава газовой фазы (парциального давления растворя...