Материал: Дрі Химиялы жне фармацевтикалы технологияны негізгі процестерін жіктеу. Химиялы ндірісті отайландыру
Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
СОДЕРЖАНИЕ
Сорғыштың негізгі параметрлері:
Ас тұзы бар ерітіндіден тұзды бөлу үшін, суды қыздырады. Су буланады да, тұз түбінде қалады:
Арал теңізінің жағалауында бұндай тұз көп мөлшерде кездеседі:
Бұл тұз теңіз суының құрамында еді. Кейін су буланып, тұз қайта кристалданып жерде қалды.
Суды қыздырып, буға айналдырып, басқа жерде су буын суытып қайтадан суға айналдыруға болады:
Бұны айдау әдіс деп атайды. Бұл әдістің тағы бір аты - дистилдеу әдісі.
Қоспалардың құрамына және қасиетіне қарай әр түрлі бөлу әдістері қолданылады.
Магнитпен қоспдадан бөлу әдісі.
Суспензияны құр -қатты заттарды сұйық көлемге теп тегіс таратуды қамтамасыз ету;
Қыздыру мен салқындатудың интенсификациясы;
Салмақ ауысу интенсификациясы араластыру жүйесінде (еріту, сілтілеу).
Механикалық- бұлғылауышпен араластыру, аппаратта араласатын оратмен айналады.
Үрдістің тиімділік көрсеткіші- Қоспадағы алынатын заттың концентрациясы.
Механикалық араластыру үрдісінің теориялық маңызы
Критерий Рейнольдса Reм (19.2)
мұнда dм - бұлғылаушының диаметрі, м;
n - бұлғылаушының айналу жылдамдығы, айн /с;
r - сұйықтық тығыздығы, кг/м^3;
Nм -бұлғылаумен жұмыс істеуге кететін қуаттылық, вт;
m - динамикалық тұтқырлық Па*с;
Механикалық араластыру үрдісінің технологиялық –құрылымыдық шамасын есептеу әдісі
1. Бұлғылау түрін таңдау оның диаметрі dм, аппарат өлшемі Daпп и Hапп.
2. Аппаратың түрі мен өлшеміне байланысты коэффициент Сt анықтаймыз.
3. Бұлғылаудың айналу санын анықтайды:
5. Сызба бойынша KN= f(Reм) тауып алады KN.
6. т Nм 2 теңдеуден тауып алады:
7. Құрылғыны айналдыратын өткізгішттің қуаттылығын есептейді Nдв:
Мұнда К- құрылғыны араластыратын және аппаратың құрылымын есептейтін түзету коэффициенті;
Бастапқы компонент бойынша материалдық баланс
Барлық заттар бойынша материалдық баланс
(19.8) және (19.9) алатынымыз:
Басқарылатын айнымалылар – Ссм және hсм.
Сұйық орталарды араластырудың негізгі үш тәсілі болады:
1) механикалық - әртүрлі құрылысты араластырғыштар жәрдемімен;
2) пневматикалық - сығылған ауа немесе инертті газдар жәрдемімен;
3) циркуляциялық - насостар немесе соплалар жәрдемімен.
1) салыстырмалы түрде көп энергия шығыны;
1) механикалық - әртүрлі құрылысты араластырғыштар жәрдемімен;
2) пневматикалық - сығылған ауа немесе инертті газдар жәрдемімен;
3) циркуляциялық - насостар немесе соплалар жәрдемімен.
1) салыстырмалы түрде көп энергия шығыны;
Центрифугалау дегеніміз - центрифугалық күш әсерінен суспензиялар мен эмульсияларды бөлу процесі.
Электрлік тазарту - электр күштерінің әсерінен газды тазарту.
2.Бөлу процесстерінің түрлері?
Қайнау. Буланудың көп тараған екінші түрі- сұйықтардың қайнауы болып табылады. Тәжірибенің негізінде сұйықтың қайнау температурасы тұрақты қалатыны тағайындалған. Сұйықтың барлық көлемде және тұрақты температурада өтетін булану қайнау деп аталады. Енді қайнау процесінің ерекшеліктерін анықтайық. Шыны колбаға су құйып, оны қыздыру процесін бақылайық. Суды қыздырған кезде колбаның түбінде және қабырғаларында газдың көпіршіктері пайда болады. Олардың қалай пайда болатынын қарастырайық. Қатты дене бетінің газ молекулаларын ұстап тұру қасиеті болады, олар оған жабысып қалатын секілді. Газ молекулаларының қатты дененің бетіндегі молекулаларға «жабысып» қалуы адсорбция, ал қатты дененің бетімен байланысқан газды адсорбталған деп атайды.Булану жылуы. Булануда заттың ішкі энергиясы артады, ал конденсация кезінде ол төмендейді. Осы поцестер кезінде сұйық пен бу температурасы бірдей болуы мүмкін, сондықтан заттың ішкі энергиясының өзгерісі тек молекулалардың потенциалдық энергиясының өзгерісі есебінен ғана болады. Сонымен, бірдей температурада сұйықтың бірлік массасының ішкі энергиясы оның буының бірлік массасының ішкі энергиясынан төмен болады. Тәжірибе булану кезінде заттың тығыздығы төмендеп, ал алатын көлемі артатынын көрсетеді. Демек, булану барысында сыртқы қысымға қарсы бағытталған жұмыс атқарлуы тиіс. Сондықтан сұйықты тұрақты температурада буға айналдыру үшін оған берілетін жылу мөлшерінің бір бөлігі заттың ішкі энергиясын арттыруға, қалғаны заттың ұлғаюы кезінде сыртқы күштерге қарсы жұмыс атқаруға жұмсалады. Практикада сұйықты буға айналдыру үшін жылу алмасу арқылы оған жылу беріледі. Сұйықты тұрақты температурада буға айналдыруға қажетті Qб жылу мөлшері булану жылуы деп аталады. Буды сұйыққа айналдыру үшін одан конденсация жылуы деп аталатын Qк жылуды алып кету керек. Егер сыртқы шарттар бірдей болса, онда бірдей заттың бірдей массасы үшін булану жылуы конденсация жылуына тең. мұндағы пропорционалдық коэффициент, оның шамасы сұйықтың түріне және сыртқы шарттарға тәуелді. Булану жылуының заттың түріне және сыртқы шарттарға тәуелділігін сипаттайтын шамасы меншікті булану жылуы деп аталады. Меншікті булану жылуы тұрақты температурада сұйықтың бірлік массасын буға айналдыруға қажетті жылу мөлшерімен өлшенеді:Q=r*mМеншікті балқу жылуыСұйық қайнау температурасына қызғаннан кейін, сұйықтың буға айналуы үшін қосымша жылу қажет. Мысалы қайнап тұрған 1 килограмм суды буға айналдыру үшін 2,3*106 Дж жылу қажет. Бұл жылу мөлшері меншікті булану жылуы. Меншікті жылу мөлшері L мен булану жылуы Q мына формула арқылы байланысқан:
Q = L*mМұндағы, m-сұйықтықтың салмағы.Мысалы 2 килограмм суды буға айналдыру үшін Q = 2*2,3*106 = 4,6*106 Джоуль жылу қажет. Бұл қайнап тұрған суды буға айналдыру үшін керек жылу мөлшері, сонымен қатар суды қайнату үшін де жылу қажет. Эфирдің меншікті булану жылу мөлшері 4*105 Джоульге тең.Q=LmM=Q/L; L=Q/m;T=100m=150г=0,150кг=345*10=345кДжТ/к: Q-?Шешуі: Q=LmL=2,3*1.0 Дж/кгШығарылуы:Q=2,3*10 Дж/кг0,150кг=0,345*10 ДжЖауабы: 345 кДж. Буланудың жасырын жылуы L -бұл 1 кг судың буға айналуына жұмсалатын энергия мөлшері, ол t 0°С су үшін 597 ккал/кг немесе 2258,5 кДж/кг. Меншікті булану жылуын L әрпімен белгілейді. Оның бірлігі: -1Дж/кг;Қайнау температурасында алынған массасы m сұйықты буға айналдыруға жұмсалған Q жылу мөлшерін есептеу үшін меншікті булану жылуы L-ді массаға көбейту керек. SI жүйесінде өлшем бірлігі үшін тұрақты температурада заттың 1 кг массасын буға айналдыруға 1Дж жылу мөлшері қажет болатын сұйықтың меншікті булану жылуы алынады. Мысалы, судың 373 К (100℃) температура кезіндегі меншікті булану жылуы 2,26 болады. Тәжірибе арқылы температура жоғарылаған кезде меншікті булану жылуының төмендейтінің білдік. Мұның себебі қыздырылған сұйықтың көлемі ұлғаяды. Осы кезде молекулалардың арақашықтықтары артады және молекулалардың өзара әрекеттесу күштері азаяды. Сонымен қатар температура неғұрлым жоғарлаған сайын сұйық молекулаларының Еілг орташа кинетикалық энергиясы да жоғары және олардың сұйықты тастап ұшып шығуы үшін қажетті энергиясы соғұрлым төмен болады.Сұйықтықты буға айналдыруға қажетті жылу мөлшерін есептеу үшін:Қайнау температурасында алынған кез келген сұйықтықтың кез келген массасын буға айналдыру үшін қажетті жылу мөлшерін есептеу үшін меншікті булану жылуын сұйықтың массасына көбейту керек: Q=rmr=q/mҚайнау температурасындағы будың конденсациясы кезінде бөлетін жылу мөлшерін де осы формуламен есептейміз.Судын қайнау температурасы 100
. Осы температураға дейін қыздырылған су қайнай бастайды. Қайнау температурасына жеткен сұйықтық булана бастайды. Бар жылу булануға кететіндіктен сұйықтықтың температурасы жоғарламайды. Сұйықтықтың қайнау температурасы қысымға тәуелді. Мысалы су биік тауларда 70 температурада қайнайды, себебі қысым таудың шыңында төмен болады. Судын ішіндегі ауа көпіршіктерінде су буы пайда болуы үшін, су буының қысымы судын ішіндегі қысымынан артық болуы керек. Эфирдің қайнау температурасы 35
. Осы температураға дейін қыздырылған су қайнай бастайды. Қайнау температурасына жеткен сұйықтық булана бастайды. Бар жылу булануға кететіндіктен сұйықтықтың температурасы жоғарламайды. Сұйықтықтың қайнау температурасы қысымға тәуелді. Мысалы су биік тауларда 70 температурада қайнайды, себебі қысым таудың шыңында төмен болады. Судын ішіндегі ауа көпіршіктерінде су буы пайда болуы үшін, су буының қысымы судын ішіндегі қысымынан артық болуы керек. Эфирдің қайнау температурасы 35
Бу фазасынан тұндыруБу фазасынан физикалық тұндыру (PVD) -тұндыру параметрлерін мұқият басқарудың арқасында атомдық және нанометрлік масштабтағы микроқұрылымын бақылау мүмкіндігі бар жұқа пленкалы материал жасаудың әмбебап әдісі. Бастапқы материалды буландыру, тозаңдандыру немесе лазерлі абляциялау процестерінің нәтижесінде бу фазасының түзілуін РVD–процесі дейміз.Термиялық булану процесі тиглдің ішіндегі бастапқы материал немесе оның ұнтағын электр тогы не электрон шоғырының әсерімен қыздырған кезде атомдар немесе атом кластерлерінің тиглден түсуіне негізделген. Булану процесі вакуумды камерада жүреді. Бастапқы материал шығаратын бу фазасы төсемшеде конденсирленеді (2.1.-сурет). Кейбір көлемді материалдар басқаларымен салыстырғанда тезірек буланып кету себепті олардың бу фазаларының қысымдары әртүрлі болады. Сондықтан термиялық булану процесін көп компонентті жұқа пленка алу үшін қолдануға болмайды. Магнетронды тозаңдандыру процесін жоғарғы температурада балқитын материалдарды тұндыру үшін қолдануға болады, мысалы, баяу балқитын металдар мен керамикалар. Бұл жағдайда бу атомдарды тікелей қыздыру нәтижесінде емес, импульстің ионнан атомға берілу нәтижесінде түзіледі. Тозаңдандыру нәтижесінде алынған атомдар үлкен энергия тасымалдайды, ал магнетронды тозаңдандыру арқылы термиялық буландыру нәтижесінде алынған атомдардың массалық тығыздығы жоғары болады. Бірақ магнетронды тозаңдандыру кезіндегі тұндыру жылдамдығы термиялық булану кезіндегі тұндыру жылдамдығынан төмен. Лазерлі абляция процесі өте аз уақыт ішінде көп компонентті материалды буландыру процесімен бір мезгілде материал құрамын жоғары дәрежеде бақылай отыра тұндыруға мүмкіндік берді.2.1-сурет. Буландыру процесі жүретін қарапайым қондырғының сызбалық суреті. Бастапқы материал термиялық булану кезінде қыздыру жібінің әсерінен қыздырылады немесе электронды–сәулелі булану кезінде электрон шоғыры әсер етеді.Меншікті булану жылуы берілген сұйықтың бірлік массасы қайнау температурасында буға айналдыруға қажет жылу мөлшерін көрсетеді. Массасы m сұйықты буландыру үшін қажет жылу мөлшері мына формуламен анықталады:
Кейбір заттардың меншікті булану жылуы, Дж/кг. Меншікті булану жылуы конденсацияның меншікті булану жылуына тең. 1 кг кристалл затты балқу температурасында сұйыққа айналдыру үшін жұмсалатын Q жылу мөлшерін осы затттың меншікті балқу жылуы деп атайды және λ деп белгілейді.Кейбір заттардың меншікті балқу жылуы, Дж/кг. Балқу температурасында сұйық күйдегі заттың ішкі энергиясы, массасы осындай қатты күйдегі заттың ішкі энергиясынан артық. Заттың m массасын балқытуға қажет жылу мөлшері.Q=Массасы m зат қатайғанда осындай жылу мөлшері бөлінеді.Қаныққан және қанықпаған буларСұйық ашық ыдыста қалдырылса, онда оның булану қабілетін білесіңдер.Демек булану қарқындылығы бірнеше шарттарға байланысты болады. Егер сұйық жабық ыдыста орналасса, онда оның булануы басқаша сипат алады. Процестің басында сұйықтан ұшып кеткен молекулалардың саны оған қайтып оралған молекулалардың санынан көп болады. Судың бетінде бу молекулаларының концентрациясы артады. Бірақ сұйықтан ұшып кеткен бөлшектердің саны неғұрлым көп болса,сұйыққа қайта оралатындарының саны соғырлұм көбейеді. Ақырында, уақыт бірлігінде сұйықтан ұшып шыққан молекулалардың саны сол уақыт ішінде оған қайта оралған молекулалардың санына тең болатын сәт туады. Бұл күй бу мен сұйықтың динамикалық тепе-теңдігі деп аталады. Өз сұйығымен динамикалық тепе-теңдікте болатын буды қаныққан бу деп атайды. Берілген температурада қаныққан будың бірлік көлемінегі молекулалардың саны ең көп болатындықтан, ол ең көп қысым түсіреді. Өз сұйығымен динамикалық тепе-теңдікте болмайтын, яғни қанығуға жетпеген буды қанықпаған будеп атайды. Басқаша айтқанда булану конденсация басым болғанда, сұйықтың бетіндегі бу қанықпаған болады.Қанықпаған будың тығыздығы қаныққан будың тығыздығынан кем болады.Есептер шығару.1. Қайнау температурасында сұйық аммиакты газға айналдыру үшін 7*10 Дж энергия жұмсалады. Аммиактың массасы неге тең?2. Массасы 11кг қорғасынды балқытуға 275 кДж энергия жұмсалады. Қорғасынның меншікті балқу жылуын есепте.
3. Массасы 4кг балқу температурасындағы қалайыны балқытуға қанша энергия жұмсалады? λ=59 кДж/кг4. Балқу температурасындағы мұзды балқытуға жұмсалған энергия 660 Дж-ге тең.Балқыған мұздың мөлшері қандай? λ=330 кДж/кг5. Балқу температурасында алынған 100 кг темірді сұйық күйге айналдыру үшін қажетті энергияны анықтаңдар.6. 200С –тағы 200 г нафталинді балқу нүктесіне дейін жеткізіп , оны балқыту үшін қанша жылу мөлшері қажет?7. 270С-та 250г қорғасынды қыздырып , оны балқыту үшін 2,4 ккал жұмсалды. Осы жылу мөлшері қорғасынды толық балқыта ма?8. Балқу температурасында алынған, массасы 4 кг қорғасынды балқытуға қажет жылу мөлшері? (Жауабы: 1)9. Температурасы 100 0 С массасы 250 г буды суға айналдырғандағы бөлінетін жылу мөлшері неге тең? () (Жауабы: 575 кДж)10. Көлемі 0,25м3 керосин толық жанғанда бөлінетін жылу мөлшері қандай? (Керосиннің меншікті жану жылуы 3).Бақылау сұрақтары1.Булану деген не?2.Булану жылуын қалай анықтайды?3.Меншікті булану формуласы?4.Булану процесінің жүруі?5.Қаныққан және қанықпаған булар?Дәріс 14.Жапппай тасымалдау процестері. Абсорбция (десорбция), адсорбция, экстракция, кристаллизация, кептіруГаздар немесе булар мен газдар қоспаларынан бір немесе бірнеше құрастырушылардың сіңіргіш сұйықтармен сіңірілуі абсорбция деп аталады.Сіңірілетін газды абсорбтив, ал сіңіргіш сұйықты абсорбент деп атайды.Физикалық абсорбцияда абсорбтив абсорбентпен химиялық әрекеттеспейді. Егер абсорбтив абсорбентпен химиялық әрекеттессе, ондай процесті хемосорбция деп атайды.Физикалық абсорбция көбінесе қайтымды процесс, яғни сіңірілген газды ерітіндіден ажырату мүмкін. Мұндай абсорбцияға кері процесс десорбция деп аталады.Абсорбция процесін десорбция процесімен жалғастырып өткізгенде сіңіргіш сұйық көп рет қайталап қолданылады және сіңірілген таза күйінде бөліп алынады. Көптеген жағдайларда абсорбент пен абсорбтив арзан және қажет емес өнім болғанда (мәселен, газдарды тазалауда) , десорбция процесін өткізу қажет болмайды.Тамақ өндірісінде абсорбция төмендегі мақсаттарда қолданылады:1.Газ қоспаларынан қымбат бағалы құрастырушыларды ажыратылып алуда;2.Ауаға шығарылатын қалдық газдарды зиянды құрастырушылардан тазалауда;3.Ауаны құрғатуда.Абсорбция процесінде ерітіндідегі газдың құрамы сұйықпен газдың қасиеттеріне, қысымға, температураға және газды фазаның құрамына байланыста болады. Абсорбциялы -десорбциялы процестер үшін газдар және олардың сұйықтағы ерітінділері арасындағы тепе-теңдік Генри заңымен өрнектеледі: сұйықта ерітілген газдың парциал қысымы оның ерітіндідегі мольдік үлесіне пропорционал. Абсорбциялық аппараттардың (абсорберлердің) түрлері.
Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/268315