Главная              Рефераты - Разное

«Фильтрование. Ионный обмен. Экстракция. Сорбция.» - реферат

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования

«МАТИ» - Российский государственный технологический университет имЕНИ К. Э. Циолковского

Кафедра «Промышленная экология и безопасность производства»

Курсовая работа

по дисциплине « Процессы и аппараты»

на тему: «Фильтрование. Ионный обмен. Экстракция. Сорбция.»

Студент (И.В. Приставко)

Группа (6ИЗО-4ДС-042у)

Руководитель

Москва 2009 г.

Содержание

1. Фильтрование . 3

2. Ионный обмен . 6

3. Экстракция . 7

4. Сорбция . 12

1. Фильтрование

1) Найти общее количество фильтрата полученного в конце фильтрования суспензии при постоянной разности давлений на рамном фильтр-прессе который состоит из n рам размером 800х800 мм.

Скорость промывки в Z раз меньше скорости фильтрования.

Время промывки осадка τ ч.

Количество промывной жидкости V пр л.

Дано:

Вар

n

Z

K ∙ 105

м2

C ∙ 102

м32

τ

ч

V пр

л

14

24

2,4

2,9

4,3

6,1

3450

0,0000245475 м3

15,36 м2

Продифференцируем уравнение:

0,5476915164477 м 3 / м 2

m(S, n, V, C, K, ) = 8412,5416926367 кг / м 2

2) На барабанный вакуум-фильтр непрерывного действия подаётся 8,6 м3 /ч суспензии содержащей 17,6 % твёрдой фазы.

Необходимая влажность осадка составляет 34 %

Давление в вакуумной сети предприятия составляет 510 мм. рт. ст.

При эксперименте давление составляло 610 мм. рт. ст.

В эксперименте было установлено, что заданная влажность осадка получается за 32 с. работы фильтра (зоны фильтрования).

Полученные значения коэффициентов составляют:

К = 11,2 л64 с

С = 6 л32

ρ = 1120 кг/м3

Выбрать фильтр марки БОУ

Дано:

V с = 8,6 м3

w = 17,6 %

φ = 34 %

p п = 510 мм. рт. ст.

p э = 610 мм. рт. ст.

τ = 32 с.

Кэ = 11,2 л64 с

Сэ = 6 л32

ρс = 1120 кг/м3

ρэ = 1000 кг/м3

Решение:

= 1,2

Кп = 13,4

Сп = 7,2

V 2 + 14,4 V - 428,8 = 0

D = 1922,6

V 1 = 14,72 л/м2 32с

V 2 = -29,12

Производительность по фильтрату:

V 1 = 0,46 л/м2 с

БОУ — ?

Массовое соотношение влажного и сухого осадка:

W О = 0,7 л/м2 с = 2,52 кг/м2 ч

расход суспензии

V св = 9632 кг/ч

Расход осадка

Vc м = V св w m = 2576,753 кг/ч

Количество фильтрата

V св - Vc м = 7055,247 кг/ч = 1,96 л/с воды фильтр должен давать

S п = 2,8 м2

Определим поверхность фильтра:

У фильтров типа БОУ поверхность фильтрования составляет примерно 35% общей поверхности.

S ф = 8 м2

Исходя из поверхности фильтрования, выбираем фильтр БОУ­-10 -2,6

Для определения частоты вращения, необходимо определить длину поверхности фильтра и длину зоны фильтрования:

l ф = 3,85 м

l зф = 1,08 м

Определяем частоту вращения барабана:

ν = 1,284 мин-1

3) Определение констант фильтрования лабораторным методом.

Уравнение выражающее прямолинейную зависимость между величинами dV / и V применяется для определения С и К по экспериментальным данным:

V — объем фильтрата, м3 ;

τ — продолжительность фильтрования, с ;

Для этой цели откладываются по оси абсцисс измеренные значения V1 , V2 ,..., Vn , а по оси ординат — соответствующие измеренные значения τ1 /V1 , τ2 /V2 ,...., τn /Vn .

Проведя по экспериментальным точкам прямую, находят затем К и С из уравнений:

τgβ = 2/К m = 2С/К.


2. Ионный обмен

4) Необходимо получить умягчённую воду с общим солесодержанием 15 мгэкв/л. Заданная величина проскока составляет 0,02 мгэкв/л.

Рассчитать расход реагента NaCl на регенерацию катионита КУ­-2-8, обеспечивающего проведение процесса в заданном режиме.

Дано:

С = 15 мгэкв/л

φ = 0,00125

Ж = 0,02 мгэкв/л

α0 = 0,6

MNa = 23 г/моль

MCl = 35,5 г/моль

MNaCl = 58,5 г/моль

α = 0,9375

m — ?

μ’ = 3,178667 экв/экв вост. ё

m = MNaCl ∙ μ’ = 185,95202 кг/кг вост ё


3. Экстракция

5) Коэффициент распределения равен 0,0017

a. Определить концентрацию металла, если на его экстракцию поступает 1 л раствора и 0,05 л экстрагента. Начальная концентрация металла 0,3 г/л.

b. Определить число ступеней экстракции до достижения экстракции металла до 10-6 г/л, если экстрагент подаётся порциями по 0,15 л.

Дано:

Kp = 0,0017

V орг = 0,05 л

V в = 1 л

Св нач = 0,3 г/л

Сдост = 0,000001 г/л

V орг пор = 0,15 л

а. V в в нач – Св кон ) = V орг Сорг нас

0,3 = 0,05Сорг нас

Сорг нас = 5,80271 г/л

Св кон = 0,00986 г/л

а) Св кон — ?

б)Колчество ступеней - ?

b . 1-ступень: 0,3 = 0,15 Сорг нас

Сорг нас = 1,97759 г/л

Св кон = 0,00336 г/л

2-ступень 0,00336 = 0,15 Сорг нас

Сорг нас = 0,022148978 г/л

Св кон = 0,000037653 г/л

3-ступень 0,000037653 = 0,15 Сорг нас

Сорг нас = 0,0002482069875 г/л

Св кон = 0,0000004219519 г/л

6) Потоки водной и органической фаз равны. После экстракции раствора, который содержал 0,5 г/л Ni и 1,5 г/л Fe , осталось 0,1 г/л Ni и 1,45 г/л Fe .

Определить Kp, β, E.

Дано:

V орг = V в

Св Ni нач = 0,5 г/л

Св Ni кон = 0,1 г/л

Св Fe нач = 1,5 г/л

Св Fe кон = 1,45 г/л

V в в нач – Св кон ) = V орг Сорг нас

Так как V орг = V в

Сорг нас = Св нач - Св кон

Сорг Ni нас = 0,4 г/л

Сорг Fe нас = 0,05 г/л

Kp — ?

β — ?

Е — ?

7) Экстракция Te осуществляемая 80% раствором ТБФ в керосине. Ёмкость экстрагента 55 мг/л. Поток экстрагента 100 л/ч. В исходном водном растворе содержится 60 г/л Те. Экстрактор работает 20 ч/сут. Извлечение Те ― 96%. Плотность керосина и ТБФ 0,8 и 0,995 кг/л соответственно. Определить:

a. Суточный расход составляющих экстракта по керосину и ТБФ.

b. Массу извлекаемого Те в сутки.

Дано:

Ё = 55 мг/л

V орг = 100 л/ч

Св нач = 60 г/л

T = 20 ч/сут.

E = 96 %

ρ к = 0,8 г/л

ρ ТБФ = 0,995 г/л

V в в нач – Св кон ) = V орг Сорг нас

а. V орг сут = 100 ∙ 20 = 2000 л/ч

V к сут =

V ТБФ сут =

M ТБФ сут =

ρр-ра = 0,8/0,8 + 0,2/0,995 = 1,201 л/кг

m р-ра сут = 2000/1,2 = 1665,272 кг

V ТБФ сут = = 1665,272 л

V к сут = =334,728 л

б. m Те сут = V орг сут ∙ Ё ∙ Е

m Те сут = 2000 ∙ 55 ∙ 0,96 = 105600 мг/сут

V ТБФ сут — ?

V к сут — ?

m Те сут — ?

8) На экстракцию поступает 0,3 л водного раствора содержащего 0,2 моль соли и 0,2 л экстрагента.

Коэффициент распределения соли равен 0,075

Определить концентрацию соли в водной и органической фазе.

Дано:

Kp = 0,075

V орг = 0,2 л

V в = 0,3 л

n = 2 моль

V в в нач – Св кон ) = V орг Сорг нас

Св кон — ?

Сорг кон — ?

0,3 ( 6,67 ) = 0,2 Сорг нас

Сорг нас = 8,99326 г/л

Св кон = 0,67449 г/л

9) Графически и аналитически определить число ступеней экстракции нафтеновой кислотой из водного раствора Zn с концентрацией с 8 до 0,02 г/л, если поток водной фазы 1000 м3 /сут, органической фазы 400 м3 /сут.

Данные по концентрации Zn

В органической фазе

23,3

13,6

7,5

3,9

г/л

В рафинаде

3,0

1,5

0,5

0,17

г/л

Аналитический метод

Строим прямую Кр.

Отложив отрезок на прямой Кр и снеся перпендикуляры из его крайних точек на оси, получим два отрезка, отношение которых и дадут tgKp .

Находим Кр:

tgKp 1 = 6,47

K р1 = 1,41

tgKp 2 = 17,4

K р2 = 1,51

tgKp 3 = 229,41

K р3 = 1,57

С1орг нас = 1,41 ∙ 8 = 11,28 г/л

Учитывая неравенство потоков фаз находим концентрацию Zn в воде после экстракции:

С кон = 3,488 г/л

С2орг нас = 1,41 3,488 = 4,918 г/л

С кон = 1,5208 г/л

С3орг нас = 1,41 1,5208 = 2,1443 г/л

С кон = 0,66308 г/л

С4орг нас = 1,41 0,66308 = 0,93494 г/л

С кон = 0,289104 г/л

С5орг нас = 1,51 0,289104 = 0,436547 г/л

С кон = 0,1144852 г/л

С6орг нас = 1,57 0,1144852 = 0,1797418 г/л

С кон = 0,04258848 г/л

С7орг нас = 1,57 0,04258848 = 0,06686391 г/л

С кон = 0,015842916 г/л

Графический метод

V в в нач – Св кон ) = V орг Сорг нас

Из графика видно: что 3 ступеней достаточно что бы экстрагировать нафтеновой кислотой Zn из водного раствора до концентрации 0,01

I ступень с 8 до 2,5

II ступень 2,5 до 0,2

III ступень 0 , 2 до 0,01