Індивідуальна самостійна робота

Виконати розрахунок для механізмів 2 і 5 за вище наведеним алгоритмом. Для механізму 5 прийняти n₁=1 (рівняння Аврамі-Єрофєєва для топохімічних реакцій), тобто знайти порядок n₂, енергію активації Е і множник к₀.

Контрольні питання

Принцип дериватографічного аналізу. Вплив механізму процесу на вид кінетичного рівняння. Вивести рівняння Аврамі-Єрофєєва (механізм 5, n₁=1) з рівняння Єрофєєва-Колмогорова в інтегральній формі , тобто диференціювати останнє рівняння і зробити певні перетворення.

Література

1. Шестак, Я. Теория термического анализа. – М.: Мир, 1987. – 456 с.

2. Браун, М. Реакции твердых тел /М. Браун, Д. Доллимор, А. Галвей. –

М.: Мир, 1987. – 360 с.

3 Астрелин, И.М. Синтез фторгидроксидкарбонатапатитов и расчет кинетических параметров их термолиза. / И.М. Астрелин, А.Л. Концевой,

Н.М. Манчук, А.Б. Костенко. ЖНХ.- т.34. - №10. - 1989. - с.2587-2592.

4 Zsaco, J. Kinetic Analysis of Thermogravimetric Data. J. Phys. Chem., 1968 v.72, №7, - р.2406-2411.

Розділ 7. Розрахунок очищення коксового газу від сірководню

Тверде паливо – це не тільки джерело енергії, але і цінна сировина для хімічної промисловості. Основними методами хімічної переробки твердого палива є піроліз (суха перегонка), газифікація, гідрування тощо. З процесів піролізу найбільш широкого поширення набув процес коксування, що полягає у нагріванні твердого палива без доступу повітря за температури 1173÷1373 К (900÷1100 °С). В результаті коксування отримують тверді (кокс), рідкі (кам’яновугільна смола, сирий бензол, надсмольна вода) і газоподібні (коксовий газ) продукти. З 1 т сухого вугілля в середньому отримують 700÷800 кг коксу, 25÷30 кг кам’яновугільної смоли, 300÷350 м³ газу, що містить близько 3 кг аміаку і до 10 кг сирого бензолу. Технологічний процес коксування складається з трьох основних стадій: 1) підготовка вугільної шихти, завантаження її в коксову піч; 2) коксування, відбір парогазової фази і вивантаження коксу; 3) переробка парогазової фази («прямого» коксового газу). З «прямого» коксового газу виділяють кам’яновугільну смолу, надсмольну воду, аміак, бензол і його гомологи. Звільнений від цих речовин коксовий газ, що зветься «зворотним» коксовим газом, складається, в основному, з водню, оксиду вуглецю (ІІ) і метану. Використовують його як сировину для хімічних виробництв (отримання аміаку, метанолу і т.д.), як цінне висококалорійне паливо для інтенсифікації металургійних процесів тощо.

Коксовий газ, що подається на синтез аміаку або метанолу, необхідно очистити від сірководню – каталізаторної отрути. Хемосорбційне поглинання сірководню арсеново-содовим розчином проходить згідно реакції:

Na₃AsOS₃ + H₂S = Na₃AsS₄ + H₂O.

Паралельно з цією реакцією частково перебігає побічна реакція:

_{Na2CO3 + H2S = NaHCO3 + NaHS.}

Розчин регенерують, продуваючи його повітрям:

2 Na₃AsS₄ + O₂ = 2 Na₃AsOS₃ + 2S,

_{2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 +H2O.}

Таким чином, продукти очищення газу - елементарна сірка і тіосульфат натрію. Вихід сірки з поглиненого H₂S складає 80%.

Абсорбція сірководню арсеново-содовим розчином інтенсивно перебігає в пінному режимі. Коефіцієнт корисної дії тарілки (ккд) η, що є кінетичною характеристикою процесу (фактична ступінь абсорбції сірководню на тарілці), можна розрахувати за рівняннями:

; (1)

, (2)

де f - масове відношення As₂O₃ в активних сполуках миш'яку, що поступають з абсорбентом, до H₂S, що надходить з газом;

А = 0,6 — емпіричний коефіцієнт; Н — висота шару піни на тарілці апарату, м; W — фіктивна швидкість газу, м/с.

Мета роботи: виконання в середовищі Excel матеріальних і теплових розрахунків, визначення конструктивних параметрів абсорберу.

Вихідні дані

Витрата коксового газу, м³/год., Vк.г. = 10000;

Вміст сірководню в газі на вході, г/м³, C^вх(H₂S)= 20;

Вміст сірководню в газі на виході, г/м³:

варіант 1 (грубе очищення), C^вих(H₂S)^груб = 2;

варіант 2 (тонке очищення), C^вих(H₂S)^тонк = 0,02;

Температура газу на вході, ⁰С, tвх = 30;

Температура газу на виході, °С, tвих = 35;

Концентрація активних сполук арсену у розчині

(у перерахунку на As₂O₃), г/дм³, С(As₂O₃)= 16;

Температура розчину на вході, °С, tр = 35;

Густина розчину, кг/м³, ρ_р= 1250;

Швидкість газу в апараті, м/с, W=1;

Висота шару піни на тарілці абсорберу, м, Н = 0,15.

Співвідношення As₂O_3aкт/H₂S (рекомендовано 15—20), rap = 15.