Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Zagęszczanie roztworów i krystalizacja

Prezentacja na seminarium dyplomowe Politechnika Krakowska Wydział Mechaniczny 2011
by

jakub wedrowycz

on 28 May 2012

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Zagęszczanie roztworów i krystalizacja

Bibliografia:
1) Procesy i aparaty w technologi chemicznej
2) Podstawy konstrukcji aparatury Literatura: Zatężanie roztworów i krystalizacja.
Podstawy i obliczenia procesowe,
rozwiązania aparaturowe. Literatura: ZAGĘSZCZANIE rozpuszczanie odparowanie KRYSTALIZACJA ochładzanie bezpośrednio Przykłady
rozwiązań Wyparka z rurkami pionowymi z podwieszoną komorą grzejna 1 – komora grzejna
2 – rura doprowadzająca parę grzejną
3 – przestrzeń pierścieniowa Wyparka z wewnętrzną, ukośną
komorą grzejną 1 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
2 – rurki grzejne
3 – komora parowa
4 – odprowadzenie oparów
5 – rura obiegowa
6 – odprowadzenie roztworu zatężonego
7 – doprowadzenie pary grzejnej
8 – odprowadzenie kondensatu
9 – odpowietrzenie
10 – pokrywa Wyparka z obiegiem wymuszonym
i wewnętrzną komorą grzejną 1 – pompa wirowa
2 – rura obiegowa
3 – doprowadzenie świeżego roztworu
4 – komora grzejna
5 – przestrzeń parowa
6 – odprowadzenie roztworu zatężonego
7 – doprowadzenie oparów Wyparka z zewnętrznym grzejnikiem, rurą obiegową
i pompa obiegową 1 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
2 – pompa śmigłowa
3 – komora grzejna
4 – komora parowa
5 – odprowadzenie roztworu zatężonego
6 – rura obiegowa
7 – odprowadzenie pary grzejnej
8 – odprowadzenie kondensatu
9 – odpowietrzenie
10 – odprowadzenie oparów wyparka mechaniczna 1 – przestrzeń parowa
2 – sprężarka
3 – komora grzejna
4 – króciec parowy Wyparka ze spływającą warstewką cieczy 1 – rurki
2 – oddzielacz
3 – odprowadzenie oparów
4 – odprowadzenie roztworu zatężonego wyparka typu luva 1 – wał
2 – łopatki
3 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
4 – płaszcz grzejny
5 – odprowadzenie roztworu zatężonego
6 – przestrzeń parowa
7 – odprowadzenie oparów wyparka typu samby 1 – wał
2 – łopatki
3 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
4 – płaszcz grzejny
5 – odprowadzenie roztworu zatężonego
6 – odprowadzenie oparów wyparka ze wznoszącą warstewką
cieczy 1 – komora grzejna
2 – komora parowa
3 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
4 – rozdzielacz cieczy od pary
5 – łapacz kropel
6 – odprowadzenie roztworu zatężonego bateria wyparna współprądowa bateria wyparna przeciwprądowa skraplacz barometryczny 1 – zbiornik cylindryczny
2 – półki
3 – rura barometryczna
4 – basen
5 – doprowadzenie pary
6 – doprowadzenie wody chłodzącej7 – łapacz kropel 1 – otwory
2 – próg przelewowy Obliczenia
procesowe Wyparka z rurkami pionowymi z podwieszoną komorą grzejna 1 – komora grzejna
2 – rura doprowadzająca parę grzejną
3 – przestrzeń pierścieniowa Wyparka z wewnętrzną, ukośną
komorą grzejną 1 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
2 – rurki grzejne
3 – komora parowa
4 – odprowadzenie oparów
5 – rura obiegowa
6 – odprowadzenie roztworu zatężonego
7 – doprowadzenie pary grzejnej
8 – odprowadzenie kondensatu
9 – odpowietrzenie
10 – pokrywa Wyparka z obiegiem wymuszonym
i wewnętrzną komorą grzejną 1 – pompa wirowa
2 – rura obiegowa
3 – doprowadzenie świeżego roztworu
4 – komora grzejna
5 – przestrzeń parowa
6 – odprowadzenie roztworu zatężonego
7 – doprowadzenie oparów Wyparka z zewnętrznym grzejnikiem, rurą obiegową
i pompa obiegową 1 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
2 – pompa śmigłowa
3 – komora grzejna
4 – komora parowa
5 – odprowadzenie roztworu zatężonego
6 – rura obiegowa
7 – odprowadzenie pary grzejnej
8 – odprowadzenie kondensatu
9 – odpowietrzenie
10 – odprowadzenie oparów wyparka mechaniczna 1 – przestrzeń parowa
2 – sprężarka
3 – komora grzejna
4 – króciec parowy Wyparka ze spływającą warstewką cieczy 1 – rurki
2 – oddzielacz
3 – odprowadzenie oparów
4 – odprowadzenie roztworu zatężonego wyparka typu luva 1 – wał
2 – łopatki
3 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
4 – płaszcz grzejny
5 – odprowadzenie roztworu zatężonego
6 – przestrzeń parowa
7 – odprowadzenie oparów wyparka typu samby 1 – wał
2 – łopatki
3 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
4 – płaszcz grzejny
5 – odprowadzenie roztworu zatężonego
6 – odprowadzenie oparów wyparka ze wznoszącą warstewką
cieczy 1 – komora grzejna
2 – komora parowa
3 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
4 – rozdzielacz cieczy od pary
5 – łapacz kropel
6 – odprowadzenie roztworu zatężonego bateria wyparna współprądowa bateria wyparna przeciwprądowa skraplacz barometryczny 1 – zbiornik cylindryczny
2 – półki
3 – rura barometryczna
4 – basen
5 – doprowadzenie pary
6 – doprowadzenie wody chłodzącej7 – łapacz kropel 1 – otwory
2 – próg przelewowy Odparowywanie jest to proces stężania roztworów,
polegający na usuwaniu rozpuszczalnika przez odparowanie
w czasie wrzenia. Cel i zastosowanie:
Odparowywanie stosuje się często do zwiekszania stężeń roztworów
rozcieńczonych lub wydzialania z nich substancji rozpuszonej przez krystalizację. W przemyśle w wiekszości przypadków odparowywuje się
roztwory wodne różnych substancji. Opisywane poniżej przykłady
i obliczenia aparatów wyparnych nadają się jednak do zastosowania
przy odparowaniu roztworów z dowolnymi rozpuszczalnikami oraz do odparowania cieczy czystych. Metody ogrzewania

1) Ogrzewanie parą wodną
ogrzewanie do temperatury 150-170 *C
duży współczynnik wnikania ciepła
duża ilość ciepła wydzielanego podczas kondensacji
możliwość przesyłania rurociągami na duże odległości
równomierność ogrzewania
łatwe regulowanie ogrzewania
stosowanie pary ostrej lub pary głuchej w zależności od zapotrzebowania
niedopuszczalna praca wymiennika ciepła z parą przelotową, tj. z parą niecałkowicie skroploną gdy z aparatu odprowadza się mieszaninę kondensatu i pary. Przy niecałkowitej kondensacji pary zużycie jej zwieksza się

2) Ogrzewanie parami cieczy wysokowrzących
ogrzewanie powyżej temperatur 150-170 *C
stosuje się pary wysokowrzących cieczy organicznych lub rtęci.

3) Ogrzewanie cieczami gorącymi
4) Ogrzewanie gazami gorącymi pod ciśnieniem
atmosferycznym Najczęściej stosowanym przykładem aparatury w procesie
odparowywania jest wyparka. Można ją bez problemu dostosować
do pracy pod niskim ciśnieniem (wyparka próżniowa) jak i pod
podwyższonym, i temperaturą.

Zaletą wyparek próżniowych jest powiększanie różnicy temperatur między czynnikiem ogrzewającym i wrzącym roztworem, a zatem zmniejsze powierzchni wymiany ciepła.
Wadą odparowywania pod obniżonym ciśnieniem są dodatkowe nakłady na urządzenia skraplające i wyższe koszty eksploatacyjne, wyrażające się dodatkowym zużyciem wody w skraplaczu, zużyciem energii na pompę próżniową oraz kosztami związanymi z obsługą i amortyzacją dodatkowych urządzeń. W pozostałych przypadkach proces odparowania prowadzi się pod ciśnieniem atmosferycznym.

Najwieksze rozpowszechnienie zyskały aparaty wyparne o ogrzewaniu parowym, mające powierzchnię wymiany ciepła wykonaną z rur.

Aparaty wyparne z ogrzewaniem parowym składają się z dwóch podstawowych części:
a) zagrzewacza (komora grzejna) - w którym następuje odparowanie roztworu
b) separatora - przestrzeni gdzie opary oddzielają się od roztowru W zależności od rodzaju przepływu cieczy wrzącej w aparacie wyparnym rozróżnia się:
aparaty wyparne z krążeniem swobodnym
aparaty wyparne z krążeniem naturalnym
aparaty wyparne z krążeniem wymuszonym
aparaty wyparne warstewkowe Metody odparowywania: przez ścianke pod ciśnieniem
obniżonym lub
podwyższonym Krystalizacja stanowi proces wydzialania stałej rozproszenej substancji z jej roztworu, lub proces wydzielania fazy stałej podczas krzepnięcia substancji znajdujących się w stanie stopionym. Krystalizację stosuję się w przy produkcji soli i wielu innych substancji oraz otrzymywania substancji stałych w postaci czystej przez ich przekreystalizowanie (rozpuszczenia i następną krystalizacje).

Krystalizacja z roztworów polega na ograniczonej rozpuszczalności substancji stałych. Roztwór zawierający maksymalną ilość subsancji rozpuszczonej w danej ilości rozpuszczalnika w określonej temperaturze nazywa się nasyconym; jeżeli roztwór zawiera większą ilość substancji rozpuszczonej nazywa się go przesyconym; jeżeli natomiast zawiera on mniejszą ilość substancji, to zwie się go roztworem nienasyconym.

Po wydzieleniu się kryształów roztwór staje się nienasycony, nazywa się go roztworem macierzystym lub ługiem pokrystalicznym. Oddzielenie roztworu macierzystego od kryształów dokonuje się przez wirowanie.

Rozpuszczalność jest równa stężeniu roztworu nasyconego i zależy od temperatury oraz od własności rozpuszczonej i rozpuszczalnika. Dla wiekszości substancji stałych rozpuszczalność z podwyższeniem temperatury wzrasta, lecz dla niektórych substancji rozpuszczalność z podwyższeniem temperatury zmniejsza się i w określonej temperaturze przybiera wartość maksymalną Dla przeprowadzenia procesu krystalizacji postługujemy się następującymi sposobami wytwarzania roztworów przesyconych.
chłodzenie
odparowanie
sposób kombinowany
wysalanie (obniżenie rozpuszczalności wydzielanej soli) Krystalizacja składa się z dwóch etapów powstawanie
zarodków wzrost
zarodków Jeżeli szybkość powstawania kryształków jest większa niż szybkość ich wzrostu, otrzymuje się dużą ilość kryształków drobnych. Jeżeli natomiast szybkość wzrostu zaradków jest większa niż szybkość ich tworzenia , otrzymuje się mniejszą ilość kryształów grubych. Krystalizacja może być przyśpieszona przez zaszczepienie krystalizacji, tj. wniesienie do roztworu drobnych cząstek substancji krystalizującej tzw. szczepionki które stają się zarodkami kryształów. Przykłady
rozwiązań Wyparka z rurkami pionowymi z podwieszoną komorą grzejna 1 – komora grzejna
2 – rura doprowadzająca parę grzejną
3 – przestrzeń pierścieniowa Wyparka z wewnętrzną, ukośną
komorą grzejną 1 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
2 – rurki grzejne
3 – komora parowa
4 – odprowadzenie oparów
5 – rura obiegowa
6 – odprowadzenie roztworu zatężonego
7 – doprowadzenie pary grzejnej
8 – odprowadzenie kondensatu
9 – odpowietrzenie
10 – pokrywa Wyparka z obiegiem wymuszonym
i wewnętrzną komorą grzejną 1 – pompa wirowa
2 – rura obiegowa
3 – doprowadzenie świeżego roztworu
4 – komora grzejna
5 – przestrzeń parowa
6 – odprowadzenie roztworu zatężonego
7 – doprowadzenie oparów Wyparka z zewnętrznym grzejnikiem, rurą obiegową
i pompa obiegową 1 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
2 – pompa śmigłowa
3 – komora grzejna
4 – komora parowa
5 – odprowadzenie roztworu zatężonego
6 – rura obiegowa
7 – odprowadzenie pary grzejnej
8 – odprowadzenie kondensatu
9 – odpowietrzenie
10 – odprowadzenie oparów wyparka mechaniczna 1 – przestrzeń parowa
2 – sprężarka
3 – komora grzejna
4 – króciec parowy Wyparka ze spływającą warstewką cieczy 1 – rurki
2 – oddzielacz
3 – odprowadzenie oparów
4 – odprowadzenie roztworu zatężonego wyparka typu luva 1 – wał
2 – łopatki
3 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
4 – płaszcz grzejny
5 – odprowadzenie roztworu zatężonego
6 – przestrzeń parowa
7 – odprowadzenie oparów wyparka typu samby 1 – wał
2 – łopatki
3 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
4 – płaszcz grzejny
5 – odprowadzenie roztworu zatężonego
6 – odprowadzenie oparów wyparka ze wznoszącą warstewką
cieczy 1 – komora grzejna
2 – komora parowa
3 – doprowadzenie roztworu rozcieńczonego
4 – rozdzielacz cieczy od pary
5 – łapacz kropel
6 – odprowadzenie roztworu zatężonego bateria wyparna współprądowa bateria wyparna przeciwprądowa skraplacz barometryczny 1 – zbiornik cylindryczny
2 – półki
3 – rura barometryczna
4 – basen
5 – doprowadzenie pary
6 – doprowadzenie wody chłodzącej7 – łapacz kropel 1 – otwory
2 – próg przelewowy Obliczenia
procesowe Krystalizator cylindryczny z płaszczem chłodzącym 1 –naczynie cylindryczne
2 – płaszcz chłodzący
3 – mieszadło
4 – krócieć do odprowadzania roztworu
5 – krócieć do odprowadzania kryształów
6 – krócieć do odprowadzania roztworu do następnego krystalizatora Krystalizator próżniowy klasyfikujący 1 – doprowadzenie roztworu
2 – mieszadło
3 – odstojnik
4 – przestrzeń parowa
5 – odprowadzenie oparów
6 – rura klasyfikująca
7 – pompa
8 – odprowadzenie ługu pokrystalizacyjnego
9 – odprowadzenie kryształów Krystalizator bębnowy 1 – koryto
2 – obręcze
3 – rolki Krystalizator Kortyowy 1 –bęben
2 – rolki toczne
3 – osłona
4 – element grzejny Krystalizator Kołyskowy 1 – koryto
2 – płaszcz chłodzący
3 – mieszadło Krystalizator próżniowy barometryczny 1 – zbiornik
2 – zbiornik
3 – rura barometryczna
4 – doprowadzenie roztworu surowego
5 – odprowadzenie oparów
6 – doprowadzenie ługu pokrystalicznego
7 – siatka Krystalizator z zewnętrznym elementem chłodzącym 1 – naczynie cylindryczne
2 – przewód doprowadzający
3 – przewód rurowy
4 – pompa
5 – wymiennik
6 – przewód rurowy
7 – przewód odprowadzający
8 – odprowadzenie ługu pokrystalicznego Krystalizator z wstrząsanym elementem chłodzącym w postaci wężownicy 1 – naczynie cylindryczne
2 – wężownica
3 – króciec
4 – urządzenie młotkowe
5 – przelew
6 – rura odprowadzająca opary 1 – naczynie cylindryczne
2 – wężownica
3 – mieszadło
4 – odprowadzenie kryształów Krystalizator z elementem chłodzącym w postaci wężownicy Zakres obliczeń cieplnych:
nieodwracalność procesu odparowania
bilans masowy procesu odparowania
bilans cieplny procesu odparowania i wielkość powierzchni wymiany ciepła
Obliczanie całkowitej różnic temperatur
Użyteczna różnica temperatur przy założeniu minimalnej powierzchni wymiany ciepła
Użyteczna różnica temperatur przy założeniu minimalnej całkopwitej powierzchni wymiany ciepła i równych powierzchni w każdym dziale
współczynnik wnikania ciepła przy skraplaniu pary
współczynnik wnikania ciepła przy wrzeniu cieczy
całkowity współczynniki przenikania ciepła
wymiana ciepła w wyparkach
obliczenia zapotrzebowania pary grzejnej w wielodziałowej instalacji wyparnej Literatura:
A.Płanowski, W.Ramm. S.Kagan; "Procesy i aparaty w technologii chemicznej"
J.Pikoń; "Apratura chemiczna"
A.Kubasiewicz; "Wyparki, konstrukcja i obliczanie"
Full transcript