Очистка вентиляционных газов от паров n-метилформамида методом адсорбции

Отрицательной особенностью активного угля как промышленного адсорбента является его горючесть. На воздухе окисление углей начинается при температуре выше 250°С. Однако

Очистка вентиляционных газов от паров n-метилформамида методом адсорбции

Курсовой проект

Экология

Другие курсовые по предмету

Экология

Сдать работу со 100% гаранией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОЧИСТКА ВЕНТИЛЯЦИОНЫХ ГАЗОВ ОТ ПАРОВ N-МЕТИЛФОРМАМИДА МЕТОДОМ АДСОРБЦИИ

 

Идентификация вредной примеси

 

Исходные данные:

· m = 0,5 г

· t = 47o C,

·P = 22,6 кПа,

·Рраб = 99 Па,

· R=15,05

1.Вентиляционные газы очищаются от вещества А методом адсорбции при температуре t=25o C c использованием активного угля, марка которого указана в таблице 1, там же приведена максимальная t2 и минимальная t1, температуры работы адсорбера.

 

Таблица 1. Условия адсорбционного равновесия

№ вариантаМарка активного угляt1, oCt2, oC3АР-А-1032

2.Десорбция вещества А водяным паром позволила получить раствор с концентрацией ХН в количестве GH (таблица 2). Методом ректификации при давлении Р получены дистиллят и кубовый остаток с концентрациями ХД и ХК соответственно.

 

Таблица 2

№ вариантаВещество АXHGH, кгХДХКР, Торр3С2Н5NO0,11000,010,95500

3.Низкоконцентрированный раствор разбавляется другими сточными водами в 10 раз и направляется на биологическую очистку. Рассчитать кинетику процесса по данным, приведенным в таблице3.

Таблица 3. Константа скорости разложения органических соединений при биологической очистке и изменении ее при увеличении температуры

№ вариантаК1, ч-1К21t1, oCt2, oC30,322,71727

Введение

 

Многие промышленные процессы сопровождаются выбросом в воздух паров растворителей, органических и неорганических веществ и образованием сточных вод. Оба фактора наносят экологический вред окружающей среде, а также экономический ущерб, ввиду потери ценных компонентов производства. Поэтому разработка новых производств, модернизация существующих должна предусматривать возврат в производство потерянных веществ или в худшем варианте обезвреживание их в воздухе и сточных водах.

В химической технологии широко распространены и имеют важное значение процессы массопередачи, характеризуемые переходом одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. Основным назначением этих процессов является либо разделение газо- или парообразных, жидких и твердых гомогенных смесей (растворов) на практически чистые компоненты или фракции требуемого состава, либо очистка этих смесей от нежелательных (иногда ценных) примесей.

В промышленности применяются в основном процессы массопередачи между газовой и жидкой, между газовой и твердой, между твердой и жидкой, а также между двумя жидкими фазами.

Процесс массопередачи между газовой и твердой фазами получил название адсорбция. Под адсорбцией понимают поглощение компонента газа, пара или раствора твердым пористым поглотителем, т.е. это процесс разделения, характеризуемый переходом вещества из газовой или жидкой фазы в твердую. Говоря об адсорбции, нельзя забывать об обратном процессе - десорбции (проводится после адсорбции и часто используется для регенерации поглощенного вещества из поглотителя).

В современной химической, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности адсорбционный метод широко используют для глубокой очистки технологических потоков, улучшения качества сырья и продуктов, для предотвращения вредных выбросов в атмосферу.

Большую роль в обезвреживании отходящих промышленных газов и сточных вод, рекуперации из них компонентов с дальнейшим превращением их в ценные товарные продукты или с возвратом в процесс играют адсорбционные методы.

Адсорбционная очистка газов представляет собой комплекс технических решений, препятствующих чрезмерному загрязнению атмосферного воздуха. Следует подчеркнуть, что адсорбционный метод позволяет решить задачи глубокой очистки технологических и отходящих промышленных газов, содержащих разнообразные вредные вещества. Адсорбционным методом примесь может быть удалена практически полностью: это дает возможность обеспечить концентрацию примесей в воздушной среде значительно ниже предельно допустимой концентрации (ПДК).

Далее будут приведены методы и примеры практических расчетов, включая идентификацию вредной примеси, характеристику ее токсических свойств, а также отдельные методы ректификации и биологической очистки сточных вод.

 

 

1. Идентификация вредной примеси

 

Выбор метода инженерной защиты окружающей среды во многом зависит от природы загрязняющего вещества, содержащегося в газовых выбросах или сточных водах. Физико-химические методы анализа позволяют идентифицировать практически любое вещество. Здесь представлен один из самых простых методов, основанный на термическом уравнении состояния. Затем расчеты химического обезвреживания газовоздушных выбросов рассмотрены на примере идентифицированного загрязняющего вещества (этилового спирта).

Один из физико-химических методов определения природы вещества следует из нулевого закона термодинамики:

Если две системы находятся в термическом равновесии с третьей системой, то они состоят в термическом равновесии друг с другом.

Важнейшим следствием этого закона является существование термического уравнения состояния

 

.(1.1)

Для идеальных газов это уравнение получено Клапейроном и Менделеевым

 

,(1.2)

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

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

 

,(1.3) из уравнения (1.2) следует способ определения молекулярной массы вещества в виде пара или газа

 

.(1.4)

Например, 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 (паровую) фазу в сосуде объемом V=1 л при заданной температуре t=47оС. Измерение давления в сосуде показало, что P=22,6 кПа. Эти данные позволяют определить (в приближении идеальных газов) молекулярную массу вещества по уравнению (0.4), в которое подставим P и V в единицах СИ:

M = (0,5·8,314·(273 + 47))/(22,6·103·1·10-3) = 58,9

Близкую молекулярную массу (приложение 1) имеет N-метилформамид.

Уточнить структурную формулу вещества можно, измерив и рассчитав его молекулярную рефракцию. Измерения показали, что R=15,05. Методом аддитивности (приложение 2) рассчитываем молекулярную рефракцию, очевидно, что для этих соединений она одинакова

 

R=2Rc+5Rн+Ro+RN=2×2,418+5×1,1+2,211+2,502=15,049

 

Расчет и экспериментальные определения совпадают.

 

1.1 Расчет некоторых свойств компонента газо-воздушных выбросов

 

Уравнение (1.2) позволяет определить некоторые свойства изучаемого вещества в составе газовоздушных выбросов (ГВВ):

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

 

P=22,6 кПа T=(273+47) K V=1·10-3 м3P0=101,3 кПа T0=273 К V0Рис. 1.2.1 Переход к нормальным условиям

 

Запишем уравнение (1.2) для I и II состояния и разделим их друг на друга

 

;

 

  • плотность пара при нормальных условиях

,

 

  • проверяем расчет m=0,5 г; V0=1,90·10-4, тогда

;

  • расчет мольно-объемной концентрации; например, пусть задано, что в воздухе рабочей зоны парциальное давление N-метилформамида равно Рраб=99 Па. Уравнение (1.2) позволяет вычислить мольно-объемную концентрацию (С, моль/м3), например, при Т=298К:

 

.

 

В частности, для N-метилформамида ПДК в воздухе 10 мг/м3=10/59 ммоль/м3=0,169 ммоль/м3=169 мкмоль/м3; ПДК в воде 10 мг/л.

Вышеприведенный расчет показал, что концентрация N-метилформамида в воздухе рабочей зоны больше ПДК, поэтому воздух необходимо очистить до допустимой концентрации.

Исходные данные для выбора метода очистки воздуха:

  • в воздухе рабочей зоны находятся пары N-метилформамида;
  • молекулярная масса - 59;
  • молекулярная рефракция - 15,05;
  • концентрация С=40 ммоль/м3, Рраб=99 Па.

 

2. Токсикологическая характеристика n-метилформамида

 

(Метиламид муравьиной кислоты, формилметиламин)

Описан случай острого отравления человека при приеме внутрь 50 мл М. Преимущественно действие яда сказалось на печени. Клиническая картина выражалась в расстройстве пищеворения, болях и желтухе (Васильева, Сухаревская). Выявлено эмбриотоксическое действие в опытах на крысах. Доза 1 г/кг, вве

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>