氨在水中的溶解度
化工原理--第八章 气体吸收
第八章气体吸收1.在温度为40℃、压力为101.3kPa 的条件下,测得溶液上方氨的平衡分压为15.0kPa 时,氨在水中的溶解度为76.6g (NH 3)/1000g(H 2O)。
试求在此温度和压力下的亨利系数E 、相平衡常数m 及溶解度系数H 。
解:水溶液中氨的摩尔分数为76.6170.07576.610001718x ==+由*p Ex=亨利系数为*15.0kPa 200.00.075p E x ===kPa 相平衡常数为t 200.0 1.974101.3E m p ===由于氨水的浓度较低,溶液的密度可按纯水的密度计算。
40℃时水的密度为992.2ρ=kg/m 3溶解度系数为kPa)kmol/(m 276.0kPa)kmol/(m 180.2002.99233S ⋅=⋅⨯==EM H ρ2.在温度为25℃及总压为101.3kPa 的条件下,使含二氧化碳为3.0%(体积分数)的混合空气与含二氧化碳为350g/m 3的水溶液接触。
试判断二氧化碳的传递方向,并计算以二氧化碳的分压表示的总传质推动力。
已知操作条件下,亨利系数51066.1⨯=E kPa ,水溶液的密度为997.8kg/m 3。
解:水溶液中CO 2的浓度为33350/1000kmol/m 0.008kmol/m 44c ==对于稀水溶液,总浓度为3t 997.8kmol/m 55.4318c ==kmol/m 3水溶液中CO 2的摩尔分数为4t 0.008 1.4431055.43c x c -===⨯由54* 1.6610 1.44310kPa 23.954p Ex -==⨯⨯⨯=kPa气相中CO 2的分压为t 101.30.03kPa 3.039p p y ==⨯=kPa <*p故CO 2必由液相传递到气相,进行解吸。
以CO 2的分压表示的总传质推动力为*(23.954 3.039)kPa 20.915p p p ∆=-=-=kPa3.在总压为110.5kPa 的条件下,采用填料塔用清水逆流吸收混于空气中的氨气。
各种元素溶解度
346
硫代硫酸铵 (NH4)2S2O3
2.15
钒酸铵
NH4VO3
0.48 0.84 1.32
2.42
钯、钡、铋、铂、钚
物质
化学式
氢氧化钯 (II)
Pd(OH)2
0°C 10°C 20°C 30°C
4.106×10-
10
40°C
50° 60° 70° 80° 90° 100° CCCCC C
氢氧化钯 (IV)
4.642×10
-2
硝酸 铬
Cr(NO3)3
108
124 130
152
高氯 酸铬
Cr(ClO4)3
104
123 130
硫酸 铬
叠氮 化亚 汞
Cr2(SO4)3 ·18H2O Hg2(N3)2
220
2.727×10
-2
溴化 亚汞
Hg2Br2
1.352×10
-6
碳酸 亚汞
Hg2CO3
4.351×10
-7
4
2.868×10-
7
7.761×10-
4
1.096×10-
10
1.561×10-
20
3.109×10-
11
1.352×10-
7
3.144×10-
4
3.622×10-
4
7.998×10-
2
27.7
49.9 67.3 60.3
物质
化学式
一氧化氮 NO
一氧化二 氮
N2O
铬酸镝(III)
Dy2(CrO4) 3·10H2O
97.2
硫酸氢铵 NH4HSO4
100
酒石酸氢铵 NH4HC4H4O6
氨气性质
眼接触液氨或高浓度氨气可引起灼伤,严重者可发生角膜穿孔。
皮肤接触液氨可致灼伤。
泄漏处理:处理泄漏物必须穿戴全身防护服。钢瓶泄漏应使阀门处于顶部,并关闭阀门。无法关闭时,应将
人吸入LCLo: 5000ppm/5M。
大鼠吸入LC50: 2000 ppm/4H。小鼠吸入LC50: 4230ppm/1H。
对粘膜和皮肤有碱性刺激及腐蚀作用,可造成组织溶解性坏死。高浓度时可引起反射性呼吸停止和心脏停搏。
氨的理化性质
理化性质:
无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7℃。沸点-33.35℃。自燃点651.11℃。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。蒸气与空气混合物爆炸极限13~25%(最易引燃浓度17%)。氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低;但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。
不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。
消防措施: 消防人员必须穿戴全身防护服。切断气源。用水保持火场中容器冷却。用水喷淋保护切断气源的人员。
储运须知:包装标志:有毒气体。副标志:易燃气体。包装方法:耐低压或中压的钢瓶。储运条件:储存于阴凉、通风良好、不燃结构建筑的库房。远离火源和热源。设备都要接地线。与其他化学物品,特别是氧化性气体,氟、溴、碘和酸类、油脂、汞等隔离储运。平时检查钢瓶漏气情况。搬运时穿戴全身防护服(橡皮手套、围裙、化学面罩)。戴好钢瓶的安全帽及防震橡胶圈,避免滚动和撞击,防止容器受损。
液氨性质
氨; 液氨:Ammonia; CAS: 7664-41-7理化性质:无色气体,有刺激性恶臭味。
分子式NH3。
分子量17.03。
相对密度0.7714g/l。
熔点-77.7℃。
沸点-33.35℃。
自燃点651.11℃。
蒸气密度0.6。
蒸气压1013.08kPa(25.7℃)。
蒸气与空气混合物爆炸极限16~25%(最易引燃浓度17%)。
氨在20℃水中溶解度34%,25℃时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。
水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。
液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。
遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更高。
与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。
不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。
消防措施:消防人员必须穿戴全身防护服。
切断气源。
用水保持火场中容器冷却。
用水喷淋保护切断气源的人员。
储运须知:包装标志:有毒气体。
副标志:易燃气体。
包装方法:耐低压或中压的钢瓶。
储运条件:储存于阴凉、通风良好、不燃结构建筑的库房。
远离火源和热源。
设备都要接地线。
与其他化学物品,特别是氧化性气体,氟、溴、碘和酸类、油脂、汞等隔离储运。
平时检查钢瓶漏气情况。
搬运时穿戴全身防护服(橡皮手套、围裙、化学面罩)。
戴好钢瓶的安全帽及防震橡胶圈,避免滚动和撞击,防止容器受损。
泄漏处理:处理泄漏物必须穿戴全身防护服。
钢瓶泄漏应使阀门处于顶部,并关闭阀门。
无法关闭时,应将气瓶浸入水中。
接触机会:用于制造硝酸、炸药、合成纤维、化肥; 也可用作制冷剂。
侵入途径:氨气主要经呼吸道吸入。
毒理学简介:人吸入LCLo: 5000 ppm/5M。
大鼠吸入LC50: 2000 ppm/4H。
小鼠吸入LC50: 4230 ppm/1H。
液氨的理化性质
液氨的理化性质及使用注意事项1、介质特性1.1 理化特性。
液氨,又称为无水氨,是一种无色液体。
氨气是一种无色透明而具有刺激性气味的气体。
极易溶于水,氨在20℃水中的溶解度为34%。
水溶液呈碱性,1%水溶液PH值:11.7,相对密度0.60(空气=1)。
气氨加压到0.7—0.8MPa时就变成液氨,同时放出大量的热,相反液态氨蒸发时要吸收大量的热,所以氨可作致冷剂,接触液氨可引起严重冻伤,因其价廉的特点在制冰和冷藏行业得到广泛使用。
液氨在工业上应用广泛,具有腐蚀性,且容易挥发,所以其化学事故发生率相当高。
1.2 危险特性。
危险性类别:第2、3类有毒气体,8类腐蚀品。
火灾爆炸危险性类别为乙类。
与氟、氯等能发生剧烈反应。
氨与空气混合到一定比例时,遇明火能引起爆炸,其爆炸极限为15.5~25%。
氨具有较高的体积膨胀系数。
如:满量充装液氨的钢瓶,在0—60℃范围内,液氨温度每升高1℃,其压力升高约1.32—1.80MPa,因而液氨气瓶超装极易发生爆炸。
为此氨罐周围设置了降温喷淋装置。
1.3 液氨的存储安全要求1.3.1 氨区设置由于氨的危险特征,氨区应设置相应安全标志,修建围墙或围栏将氨区隔离,禁止非专业人员随意进出。
液氨常温储存宜选用卧罐或球罐,卧罐之间的防火间距一般为1.0倍卧罐直径且不宜大于1.5m,球罐之间的防火间距宜0.5-1.0倍球罐直径。
氨区应设置氨泄露检测仪及防晒、冷却水喷淋降温装置或良好的绝热保温措施。
储罐一端为固定端、一端为滑动端,以保证罐体因外界环境及内部压力变化发生伸缩时能自由滑动。
氨区与周边建筑物防火间距根据液氨储罐量和建筑物防火等级确定,最少不小于12m,一般25m为宜。
在储罐20m以内,严禁堆放易燃、可燃物品。
1.3.2 防火堤设置液氨储罐周围设置防火堤,防火堤设计应根据储罐形式和储罐容量确定,其高度应为1.0-2.2m,并在防火堤不同方向的适当位置设至少2个踏步或坡道。
常温储存方式下防火堤的有效容量不应小于其中最大储罐的容量。
氨泄漏危险性分析及处置
氨泄漏危险性分析及处置氨又称液氨,它是有毒可燃气体,是一种重要的化工原料,在高温、高压和催化剂的作用下,氢和氮直接化合制得。
氨的用途较为广泛,可制作铵盐、硝酸铵和尿素,还可用做冷藏库的制冷剂等等,氨易溶于水,能形成氢氧化铵的碱性溶液,氨在20℃水中的溶解度为34%,1份水能溶700份液氨,氨的水溶液叫氨水。
为运输及储存便利,通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨,在生产、储存、运输、使用过程中如发生泄漏、易引起燃烧爆炸或中毒事故,处置不慎,将会造成严重后果。
1 、氨泄漏的危害1.1、易气化扩散氨(NH3)为无色、有刺激性和恶臭味的气体,分子量17.03,气态比重0.59,液态比重0.82,扩散系数0.198,沸点-33.5℃,氨在常温下呈气态,在常温加压1.554MPa或冷却到-33.4℃就可变成液态,液态氨是在高压或低温状态下储存的,发生泄漏时,由液相变为气相,液氨会迅速气化,体积迅速扩大,没有及时气化的液氨以液滴的形式雾化在蒸气中;在泄漏初期,由于液氨的部分蒸发,使得氨蒸气的云团密度高于空气密度,氨气随风飘移,易形成大面积染毒区和燃烧爆炸区,需及时对危害范围内的人员进行疏散,并采取禁绝火源措施。
2002年7月8日,山东某化肥厂一个储存为二十立方液氨储罐,向一辆液氨槽车充装液氨时,由于车载金属软管发生爆裂,液氨迅速扩散,仅几分钟时间,氨气就笼罩了整个厂区,危及到2000名群众的生命安全,该事故造成105人中毒,死亡13人,重伤24人,中度伤员12人。
2013年8月31日,上海宝山区丰翔路1258号翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏事故。
截至目前,事故已造成15人死亡、5人重伤、20人轻伤。
1.2 易中毒伤亡氨有毒、有刺激性和恶臭味的气体,容易挥发,氨泄漏至大气中,扩散到一定的范围,易造成急性中毒和灼伤,每立方米空气中最高允许浓度为30 mg/m3,当空气中氨的含量达到0.5-0.6%,30分钟内即可造成人员中毒;氨气侵入人体的主要途径是皮肤、感觉气管、呼吸道和消化道等部位。
氨的基本知识
氨的理化性质
氨:ammonia
还原性: 4NH3+5O2=4NO+6H2O 4NH3+3O2(纯)=2N2+6H2O 8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2 碱性: NH3+HCl=NH4Cl(白烟) NH3+HNO3=NH4NO3
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
NH3+H3PO4=NH4H2PO4 NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
氨中毒及处理
(一)、中毒机理 氨对粘膜和皮肤有碱性刺激及腐蚀作用,进入人体后 会阻碍三羧酸循环,降低细胞色素氧化酶的作用。致使脑 车间空气卫生标准 : 氨增加,可产生神经毒作用。高浓度氨可引起组织溶解坏 中国MAC( 30 mg/m3) 死作用,可引起反射性呼吸停止和心脏停搏。 人接触553mg/m3可发生强烈的刺激症状,可耐受1.25分 钟;3500~7000mg/m3浓度下可立即死亡。 (二)、接触途径及中毒症状 1. 吸入 吸入是接触的主要途径。氨的刺激性是可靠的有害浓度 报警信号。但由于嗅觉疲劳,长期接触后对低浓度的氨会 难以察觉。 (1)轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、气管炎、支气 管炎。患者有咽灼痛、咳嗽、咳痰或咯血、胸闷和胸骨后 疼痛等。 (2)急性吸入氨中毒的发生多由意外事故如管道破裂、 阀门爆裂等造成。急性氨中毒主要表现为呼吸道粘膜刺激 和灼伤。其症状根据氨的浓度、吸入时间以及个人感受性 等而轻重不同。
燃烧爆炸及处置
(2)隔离、疏散、转移遇险人员到安全区域,建立500米左 右警戒区,并在通往事故现场的主要干道上实行交通管制, 除消防及应急处理人员外,其他人员禁止进入警戒区,并迅 速撤离无关人员。 (3)消防人员进入火场前,应穿着防化服,佩戴正压式呼 吸器。氨气易穿透衣物,且易溶于水,消防人员要注意对人 体排汗量大的部位,如生殖器官、腋下、肛门等部位的防 护。 (4)小火灾时用干粉或CO2灭火器,大火灾时用水幕、雾 状水或常规泡沫。(灭火剂有:雾状水、抗溶性泡沫、二氧 化碳、砂土。) (5)储罐火灾时,尽可能远距离灭火或使用遥控水枪或水 炮扑救。 (6)切勿直接对泄漏口或安全阀门喷水,防止产生冻结。 (7)安全阀发出声响或变色时应尽快撤离,切勿在储罐两 端停留。
氨气的特性与危害,你了解多少?
氨⽓的特性与危害,你了解多少?氨⽓,Ammonia, NH3,⽆⾊⽓体。
有强烈的刺激⽓味。
密度 0.7710。
相对密度0.5971(空⽓=1.00)。
易被液化成⽆⾊的液体。
在常温下加压即可使其液化(临界温度132.4℃,临界压⼒11.2兆帕,即112.2⼤⽓压)。
沸点-33.5℃。
也易被固化成雪状固体。
熔点-77.75℃。
溶于⽔、⼄醇和⼄醚。
在⾼温时会分解成氮⽓和氢⽓,有还原作⽤。
有催化剂存在时可被氧化成⼀氧化氮。
⽤于制液氮、氨⽔、硝酸、铵盐和胺类等。
可由氮和氢直接合成⽽制得,能灼伤⽪肤、眼睛、呼吸器官的粘膜,⼈吸⼊过多,能引起肺肿胀,以⾄死亡。
氨⽓的危害有哪些?氨⽓是⼀种有毒⽓体,⽆⾊有刺激性恶臭,像臭鸡蛋味,或者腐败的化学品味。
⽐空⽓轻,极易溶于⽔,易液化。
分⼦式NH3。
分⼦量17.03。
蒸⽓与空⽓混合物爆炸极限16~25%(最易引燃浓度17%)。
氨在20℃⽔中溶解度34%,25℃时,在⽆⽔⼄醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、⼄醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。
⽔溶液呈碱性,0.1N⽔溶液PH 值为11.1。
液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。
遇热、明⽕,难以点燃⽽危险性较低。
但氨和空⽓混合物达到上述浓度范围遇明⽕会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,则危险性更⾼。
与硫酸或其它强⽆机酸反应放热,混合物可达到沸腾。
除了燃烧和爆炸危险外,氨⽓吸⼊⼈体会引起急性中毒。
轻者出现流泪、咽痛、声⾳斯哑、眼结膜或咽部充⾎⽔肿、⽀⽓管炎、呼吸困难、肺炎、昏迷、休克、喉头⽔肿或⽀⽓管粘膜坏死脱落窒息、组织溶解坏死等。
氨⽓的毒理学研究与分析科学实验表明,⼤⿏吸⼊LC50:2000ppm/4H。
⼩⿏吸⼊LC50:4230ppm/1H。
对其粘膜和⽪肤有碱性刺激及腐蚀作⽤,可造成组织溶解性坏死。
⾼浓度时可引起反射性呼吸停⽌和⼼脏停搏。
当接触553mg/m^3可发⽣强烈的刺激症状,可耐受1.25分钟;在3500~7000mg/m^3浓度下可⽴即死亡。
氨水摩尔体积
氨水摩尔体积氨水摩尔体积是指一摩尔氨水所占据的体积大小。
具体而言,它表示为摩尔氨水在标准条件下(常温常压)的气体体积。
它对于理解氨水在化学反应中的行为、浓度以及稀释等方面具有重要意义。
下面我们将详细介绍氨水摩尔体积的相关知识。
1. 氨水的化学式和性质氨水的化学式为NH3,它是一种无色、有刺激性气味的弱碱性液体。
它在水中的溶解度随温度的升高而增加,溶解度的最大值约为 57.5%(体积分数)。
氨水呈碱性,能和酸反应生成盐和水,也能与金属离子形成络合物,具有良好的配位性。
2. 摩尔体积的定义摩尔体积是指在常温常压下,一摩尔物质占据的体积大小。
在标准温度下(273.15 K)和标准压力下(1 atm),1摩尔气体的体积为22.4升。
因此,氨水的摩尔体积可以通过在标准条件下测量一摩尔氨水的体积来确定。
3. 摩尔体积的计算方法氨水的分子量为17.031 g/mol。
因此,在标准条件下,一摩尔氨水的质量为17.031 g。
根据摩尔体积的定义,一摩尔气体的体积为22.4升。
因此,一摩尔氨水的摩尔体积为:22.4 L/mol ÷(17.031 g/mol ÷ 1000 g/L) = 1.31 L/mol这意味着,在标准条件下,1摩尔氨水会占据1.31升的体积。
4. 摩尔体积的应用氨水的摩尔体积对于在化学反应中计算化学计量数和浓度非常重要。
例如,在计算反应物摩尔比时,摩尔体积可以用来确定化学计量数。
此外,在稀释氨水时,也可以使用摩尔体积来计算摩尔浓度。
总之,氨水的摩尔体积是一种重要的物理量,它对于理解氨水在化学反应中的表现和计算化学计量数和浓度等方面都有着重要的作用。
了解和计算氨水的摩尔体积可以帮助我们更好地理解氨水在化学反应中的作用机理。
化工原理课程设计水吸收氨
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吉林化工学院化工原理课程设计题目处理量为7600m3/h氨气吸收塔的工艺设计教学院专业班级学生姓名学生学号指导教师课程设计任务书1、设计题目:处理量为m3/h氨气吸收塔的工艺设计;试设计一座填料吸收塔,用于脱除混于空气中的氨气。
混合气体的处理量为7600(m3/h),其中含空气为96%,氨气为4%(体积分数),要求塔顶排放气体中含氨低于0.01%(体积分数),采用清水进行吸收,吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。
(20C°氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/m3.kPa)2、工艺操作条件:(1)操作平均压力常压(2)操作温度t=20℃(3)每年生产时间:7200h。
(4)选用填料类型及规格自选。
3、设计任务:完成吸收的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,用2号图纸手绘吸收系统的工艺流程图和工艺条件图,编写设计说明书(用电子版)。
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氨气的测定实验报告
一、实验目的1. 掌握氨气的制备方法。
2. 学习使用滴定法测定氨气的含量。
3. 了解氨气对环境的影响。
二、实验原理氨气(NH3)是一种无色、有刺激性气味的气体,易溶于水。
氨气在水中的溶解度随温度升高而降低,在常温下,1体积水可溶解约700体积的氨气。
本实验采用滴定法测定氨气含量,利用氨气与标准盐酸溶液发生中和反应,通过计算得到氨气的含量。
三、实验用品1. 实验室常用仪器:烧杯、滴定管、移液管、锥形瓶、量筒、玻璃棒等。
2. 实验试剂:氨气、标准盐酸溶液(0.1mol/L)、酚酞指示剂、蒸馏水等。
四、实验步骤1. 制备氨气:将氯化铵和氢氧化钙按一定比例混合,放入烧杯中,加热反应,产生氨气。
2. 氨气收集:将产生的氨气通过导管引入盛有水的集气瓶中,收集氨气。
3. 氨气含量测定:(1)用移液管准确量取20.00mL标准盐酸溶液,置于锥形瓶中。
(2)加入2~3滴酚酞指示剂,振荡至溶液呈微红色。
(3)将收集到的氨气缓慢通入锥形瓶中,边通边振荡,直至溶液红色消失。
(4)记录通入氨气的体积。
4. 计算氨气含量:(1)根据氨气与标准盐酸溶液的中和反应方程式:NH3 + HCl → NH4Cl(2)计算氨气的物质的量:n(NH3) = c(HCl) × V(HCl)(3)计算氨气的质量:m(NH3) = n(NH3) × M(NH3)(4)计算氨气的含量:w(NH3) = m(NH3) / m(样品)五、实验数据与结果1. 实验数据:c(HCl) = 0.1mol/LV(HCl) = 20.00mLV(NH3) = 10.00mLm(样品) = 2.00g2. 计算结果:n(NH3) = c(HCl) ×V(HCl) = 0.1mol/L × 0.02L = 0.002molm(NH3) = n(NH3) × M(NH3) = 0.002mol × 17.03g/mol = 0.03406gw(NH3) = m(NH3) / m(样品) = 0.03406g / 2.00g = 0.01703 = 1.703%六、实验讨论与结论1. 实验讨论:(1)实验过程中,氨气易溶于水,故在收集氨气时,应尽量减少与水的接触。
氨气吸收(清水)化工原理课程设计 (2)精选全文
可编辑修改精选全文完整版设计任务书(一)设计题目试设计一座填料吸收塔,采用清水吸收混于空气中的氨气。
混合气体的处理量为2200m3/h,其中含氨为8%(体积分数),混合气体的进料温度为25℃。
要求:氨气的回收率达到97% 。
(二)操作条件(1)操作压力:常压(2)操作温度:20℃(3)采用清水进行吸收,吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。
(20C°氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/m3.kPa)(三)填料类型采用散装聚丙烯DN阶梯环填料。
50(四)设计内容(1)设计方案的确定和说明(2)吸收塔的物料衡算;(3)吸收塔的工艺尺寸计算;(4)填料层压降的计算;(5)液体分布器简要设计;(6)绘制液体分布器施工图(7)吸收塔接管尺寸计算;(8)设计参数一览表;(9)绘制生产工艺流程图(A3号图纸);(10)绘制吸收塔设计条件图(A3号图纸);(11)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录1. 设计方案简介 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.2填料的选择 (1)2. 工艺计算 (2)2.1 基础物性数据 (2)2.1.1液相物性的数据 (2)2.1.2气相物性的数据 (2)2.1.3气液相平衡数据 (2)2.1.4 物料衡算 (3)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (4)2.2.1 塔径的计算 (4)2.2.2 填料层高度计算 (5)2.2.3 填料层压降计算 (8)2.2.4 液体分布器简要设计 (8)3. 辅助设备的计算及选型 (9)3.1 填料支承设备 (9)3.2填料压紧装置 (10)3.3液体再分布装置 (10)4. 设计一览表 (10)5. 后记 (11)6. 参考文献 (11)7. 主要符号说明 (12)8. 附图(工艺流程简图、主体设备设计条件图) (13)1.设计方案简介1.1设计方案的确定本设计任务为吸收空气中的氨气。
用水吸收氨气属易溶解的吸收过程,所以本次设计的吸收剂为清水。
氨的理化性质
氨的理化性质液氨,又称为无水氨,是一种无色液体.氨作为一种重要的化工原料,应用广泛,为运输及储存便利,通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨.氨易溶于水,溶于水后形成氢氧化铵的碱性溶液.氨在20℃水中的溶解度为34%.液氨在工业上应用广泛,而且具有腐蚀性,且容易挥发,所以其化学事故发生率相当高.为了促进对液氨危害和处置措施的了解,本文特介绍液氨的理化特性、中毒处置、泄漏处置和燃烧爆炸处置4个方面的基础知识.一、氨的理化性质分子式:NH3 气氨相对密度(空气=1):0.59分子量:17.04 液氨相对密度(水=1):0.7067(25℃)CAS编号:7664-41-7 自燃点:651.11℃熔点(℃):-77.7 爆炸极限:16%~25%沸点(℃):-33.4 1%水溶液PH值:11.7蒸气压:882kPa(20℃)二、中毒处置(一)毒性及中毒机理液氨人类经口TDLo:0.15 ml/kg液氨人类吸入LCLo:5000 ppm/5m氨进入人体后会阻碍三羧酸循环,降低细胞色素氧化酶的作用.致使脑氨增加,可产生神经毒作用.高浓度氨可引起组织溶解坏死作用.(二)接触途径及中毒症状1.吸入吸入是接触的主要途径.氨的刺激性是可靠的有害浓度报警信号.但由于嗅觉疲劳,长期接触后对低浓度的氨会难以察觉. (1)轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、气管炎、支气管炎.患者有咽灼痛、咳嗽、咳痰或咯血、胸闷和胸骨后疼痛等. (2)急性吸入氨中毒的发生多由意外事故如管道破裂、阀门爆裂等造成.急性氨中毒主要表现为呼吸道粘膜刺激和灼伤.其症状根据氨的浓度、吸入时间以及个人感受性等而轻重不同.(3)严重吸入中毒可出现喉头水肿、声门狭窄以及呼吸道粘膜脱落,可造成气管阻塞,引起窒息.吸入高浓度可直接影响肺毛细血管通透性而引起肺水肿.2.皮肤和眼睛接触低浓度的氨对眼和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用.潮湿的皮肤或眼睛接触高浓度的氨气能引起严重的化学烧伤.皮肤接触可引起严重疼痛和烧伤,并能发生咖啡样着色.被腐蚀部位呈胶状并发软,可发生深度组织破坏.高浓度蒸气对眼睛有强刺激性,可引起疼痛和烧伤,导致明显的炎症并可能发生水肿、上皮组织破坏、角膜混浊和虹膜发炎.轻度病例一般会缓解,严重病例可能会长期持续,并发生持续性水肿、疤痕、永久性混浊、眼睛膨出、白内障、眼睑和眼球粘连及失明等并发症.多次或持续接触氨会导致结膜炎.(三)急救措施1.清除污染如果患者只是单纯接触氨气,并且没有皮肤和眼的刺激症状,则不需要清除污染.假如接触的是液氨,并且衣服已被污染,应将衣服脱下并放入双层塑料袋内.如果眼睛接触或眼睛有刺激感,应用大量清水或生理盐水冲洗20分钟以上.如在冲洗时发生眼睑痉挛,应慢慢滴入1~2滴0.4%奥布卡因,继续充分冲洗.如患者戴有隐形眼镜,又容易取下并且不会损伤眼睛的话,应取下隐形眼镜.应对接触的皮肤和头发用大量清水冲洗15分钟以上.冲洗皮肤和头发时要注意保护眼睛.2.病人复苏应立即将患者转移出污染区,对病人进行复苏三步法(气道、呼吸、循环):气道:保证气道不被舌头或异物阻塞.呼吸:检查病人是否呼吸,如无呼吸可用袖珍面罩等提供通气.循环:检查脉搏,如没有脉搏应施行心肺复苏.3.初步治疗氨中毒无特效解毒药,应采用支持治疗.如果接触浓度≥500ppm,并出现眼刺激、肺水肿的症状,则推荐采取以下措施:先喷5次地塞米松(用定量吸入器),然后每5分钟喷两次,直至到达医院急症室为止.如果接触浓度≥1500ppm,应建立静脉通路,并静脉注射1.0g甲基泼尼松龙(methylprednisolone)或等量类固醇.(注意:在临床对照研究中,皮质类固醇的作用尚未证实.)对氨吸入者,应给湿化空气或氧气.如有缺氧症状,应给湿化氧气.如果呼吸窘迫,应考虑进行气管插管.当病人的情况不能进行气管插管时,如条件许可,应施行环甲状软骨切开术.对有支气管痉挛的病人,可给支气管扩张剂喷雾,如叔丁喘宁.如皮肤接触氨,会引起化学烧伤,可按热烧伤处理:适当补液,给止痛剂,维持体温,用消毒垫或清洁床单覆盖伤面.如果皮肤接触高压液氨,要注意冻伤.三、泄漏处置1.少量泄漏撤退区域内所有人员.防止吸入蒸气,防止接触液体或气体.处置人员应使用呼吸器.禁止进入氨气可能汇集的局限空间,并加强通风.只能在保证安全的情况下堵漏.泄漏的容器应转移到安全地带,并且仅在确保安全的情况下才能打开阀门泄压.可用砂土、蛭石等惰性吸收材料收集和吸附泄漏物.收集的泄漏物应放在贴有相应标签的密闭容器中,以便废弃处理. 2.大量泄漏疏散场所内所有未防护人员,并向上风向转移.泄漏处置人员应穿全身防护服,戴呼吸设备.消除附近火源.向当地政府和“119”及当地环保部门、公安交警部门报警,报警内容应包括:事故单位;事故发生的时间、地点、化学品名称和泄漏量、危险程度;有无人员伤亡以及报警人姓名、电话.禁止接触或跨越泄漏的液氨,防止泄漏物进入阴沟和排水道,增强通风.场所内禁止吸烟和明火.在保证安全的情况下,要堵漏或翻转泄漏的容器以避免液氨漏出.要喷雾状水,以抑制蒸气或改变蒸气云的流向,但禁止用水直接冲击泄漏的液氨或泄漏源.防止泄漏物进入水体、下水道、地下室或密闭性空间.禁止进入氨气可能汇集的受限空间.清洗以后,在储存和再使用前要将所有的保护性服装和设备洗消.四、燃烧爆炸处置1.燃烧爆炸特性常温下氨是一种可燃气体,但较难点燃.爆炸极限为16%~25%,最易引燃浓度为17%.产生最大爆炸压力时的浓度为22.5%.2.火灾处理措施在贮存及运输使用过程中,如发生火灾应采取以下措施:(1)报警:迅速向当地119消防、政府报警.报警内容应包括:事故单位;事故发生的时间、地点、化学品名称、危险程度;有无人员伤亡以及报警人姓名、电话.(2)隔离、疏散、转移遇险人员到安全区域,建立500米左右警戒区,并在通往事故现场的主要干道上实行交通管制,除消防及应急处理人员外,其他人员禁止进入警戒区,并迅速撤离无关人员.(3)消防人员进入火场前,应穿着防化服,佩戴正压式呼吸器.氨气易穿透衣物,且易溶于水,消防人员要注意对人体排汗量大的部位,如生殖器官、腋下、肛门等部位的防护.(4)小火灾时用干粉或CO2灭火器,大火灾时用水幕、雾状水或常规泡沫.(5)储罐火灾时,尽可能远距离灭火或使用遥控水枪或水炮扑救.(6)切勿直接对泄漏口或安全阀门喷水,防止产生冻结.(7)安全阀发出声响或变色时应尽快撤离,切勿在储罐两端停留.。
25摄氏度氨气在水中的相平衡常数
25摄氏度下氨气在水中的相平衡常数是指在特定温度下氨气和水之间达到平衡时氨气溶解度的数值。
这一常数是描述氨气在水溶液中溶解程度的重要物理量,对许多工业和环境领域都具有重要意义。
本文将从不同角度探讨25摄氏度下氨气在水中的相平衡常数,以期为读者提供更全面、深入的了解。
1. 相平衡常数的定义与意义相平衡常数K是描述气体或固体在溶液中溶解度的物理量,它表示单位温度下气体或固体在单位等体积溶液中的溶解度。
在25摄氏度下,氨气在水中的相平衡常数K值可以直观地反映出氨气在水溶液中的溶解情况。
氨气在水中的溶解度直接影响着水体的化学性质和环境质量。
在实际应用中,了解氨气在水中的相平衡常数可以帮助人们更好地控制水体中氨气的浓度,保护环境,确保水质安全。
2. 影响氨气在水中相平衡常数的因素25摄氏度下,氨气在水中的相平衡常数受多种因素的影响,主要包括气体和水的性质、环境条件等。
其中,温度是最主要的影响因素之一。
随着温度的升高,氨气在水中的溶解度通常会降低。
氨气和水之间的化学反应、溶液中其他物质的存在等都可能对氨气在水中的相平衡常数产生影响。
3. 相平衡常数在环境监测中的应用在环境监测领域,了解氨气在水中的相平衡常数对于监测水体中氨气的浓度至关重要。
通过测定氨气在水中的相平衡常数,可以更准确地评估水体中氨气的溶解情况,从而及时采取相应的环境保护措施。
与此相平衡常数也可以为环境监测提供科学依据,为制定环境保护政策提供参考依据。
4. 工业生产中的应用在工业生产领域,氨气在水中的相平衡常数也具有重要意义。
在一些化工生产过程中,需要对水体中的氨气浓度加以控制,以确保生产过程的顺利进行。
了解氨气在水中的相平衡常数可以帮助工程师更好地设计生产流程,选择适当的处理方法,提高生产效率,降低资源消耗。
25摄氏度下氨气在水中的相平衡常数是一个重要的物理量,对环境保护、工业生产等领域都具有重要意义。
通过对这一物理量的深入研究和了解,可以更好地应对环境问题,推动工业生产的可持续发展。
氨气的溶解度系数-概述说明以及解释
氨气的溶解度系数-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述氨气是一种常见的无色气体,具有强烈的刺激性气味。
它在工业生产和科学研究中具有广泛的应用。
氨气的溶解度系数是指单位溶液中氨气的溶解量,通常用来衡量氨气在溶液中的溶解能力。
氨气的溶解度系数对于很多领域都具有重要意义。
首先,了解氨气在不同溶液中的溶解度可以帮助我们理解氨气的溶解行为和性质。
其次,氨气的溶解度系数在化学反应、环境科学、生物学等研究中都扮演着关键的角色。
例如,在水处理过程中,了解氨气的溶解度可以帮助我们设计和优化水处理系统。
此外,氨气的溶解度也对于环境污染控制和生物体的生理活动有一定影响。
本文将详细探讨氨气的溶解度系数以及影响其溶解度的因素。
首先,我们将介绍溶解度系数的定义和意义。
然后,我们将讨论一些影响氨气溶解度的因素,包括温度、压力、溶质浓度以及溶剂的性质等。
最后,我们将对本文进行总结,并展望未来对氨气溶解度的研究方向。
通过对氨气的溶解度系数进行深入的研究和理解,我们可以更好地利用氨气在各个领域中的应用,并且为相关工业和科学研究提供有力的参考。
1.2文章结构本文的结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中,我们会简要介绍氨气的溶解度以及其在实际应用中的重要性。
接着,文章结构部分将会详细说明本文的内容组织和各个章节的主要内容。
最后,在目的小节中,我们将明确本文的研究目标和意义。
正文部分将进一步展开研究内容。
首先,我们将介绍氨气的溶解度系数的定义和意义,解释为何研究氨气的溶解度系数对于实际应用具有重要意义。
然后,我们将探讨影响氨气溶解度的因素,包括温度、压力、溶液中其他物质的存在等。
结论部分将对整篇文章进行总结,并回顾本文的主要发现和得出的结论。
在展望未来研究方向方面,我们将提出一些可能的研究方向和问题,以促进对氨气溶解度系数的进一步理解和应用。
通过以上结构的呈现,本文将系统全面地介绍氨气的溶解度系数及其相关内容,为读者提供深入了解该领域的知识和信息。
氨易溶于水的主要原因
氨易溶于水的主要原因
氨易溶于水,主要原因有以下几点:
1. 氨分子具有极性,因此能够与水分子形成氢键,从而使氨与水能够相互溶解。
水分子的氧原子是亲电性较强的,可吸引氨分子的氢原子形成氢键,而氨分子的氮原子则带有孤对电子,可与水分子的氢原子形成氢键,从而使氨在水中易溶。
2. 氨在水中可与水分子发生反应,生成氢氧根离子和氨根离子,这有利于氨在水中的溶解度。
氨通常以NH3的形式存在,而当NH3与水接触时迅速变成NH4+和OH-,因此氨的水溶性非常好。
3. 氨在水中还可形成溶液中的分子团簇,这有助于氨溶于水。
分子团簇是指在溶液中,分子之间由于相互作用而形成的、比单个分子要大得多的聚合体。
氨分子在水中可形成分子团簇,这些分子团簇的表面能够吸附水分子,从而增加氨与水之间的接触面积,促进氨在水中的溶解。
4. 氨的分子量小,分子结构简单,分子间的分子力比较弱,因此易于与水分子相互作用,使氨在水中易溶解。
综上所述,氨易溶于水的主要原因是氨与水分子之间形成氢键,氨在水中可与水分子发生反应生成氢氧根离子和氨根离子,氨在水中形成
了分子团簇,而且氨的分子量小、结构简单、分子力较弱,因此易于与水分子相互作用。
碱溶液中氨气的溶解度
碱溶液中氨气的溶解度一、引言氨气(NH3)是一种常见的气体,具有刺激性气味,广泛应用于农业、化工和制药等领域。
在水溶液中,氨气可以与水分子发生化学反应,形成氨水(NH4OH)。
本文将探讨碱溶液中氨气的溶解度,即氨气在碱性溶液中溶解的程度。
二、碱溶液的性质碱溶液是指具有碱性的水溶液,其pH值大于7。
碱溶液的性质主要由其中所含的碱性物质决定,如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等。
碱溶液具有苦味、导电性和能与酸溶液中和的特点。
三、氨气的溶解度与氨水的生成氨气在碱溶液中的溶解度与溶液中的碱性物质浓度有关。
在水溶液中,氨气与水分子发生反应,生成氨水:NH3 + H2O → NH4OH这是一个可逆反应,反应的平衡受温度、压力和溶液中氨气和水的浓度等因素的影响。
溶液中溶解的氨气分子与水分子之间发生氢键作用,形成氨水分子。
四、影响氨气溶解度的因素1. 温度:一般情况下,温度升高会使气体溶解度下降,但氨气在水中的溶解度与温度的关系却相反。
在常温下,氨气的溶解度随温度升高而增加。
这是因为氨气与水分子之间的氢键作用受温度影响较大,高温下氢键作用弱化,氨气更容易溶解于水中。
2. 压力:压力对氨气的溶解度影响较小,一般情况下,气体溶解度随着压力的增加而增加。
但在氨气的溶解中,压力对溶解度的影响较小。
3. 碱性物质浓度:碱性物质浓度越高,氨气的溶解度越高。
碱性物质如氢氧化钠和氢氧化钾可以与氨气反应生成氨水,其浓度越高,反应向右方向偏移,溶解度越大。
五、应用与意义1. 农业:氨气溶解度的研究对农业领域具有重要意义。
在农业生产中,氨气的溶解度直接影响着氨肥的施用效果。
了解氨气在不同溶液中的溶解度,可以帮助农民合理调控氨肥的使用量,提高农作物的生长效率。
2. 化工:氨气的溶解度对化工工艺中的氨气吸收和分离等过程具有重要影响。
通过研究氨气在不同溶液中的溶解度,可以为化工工艺的设计和优化提供科学依据。
3. 环保:氨气是一种对环境具有污染性的气体,了解其溶解度有助于开发高效处理氨气污染的方法。
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第五章吸收
吸收:利用各组分溶解度不同而分离气体混
合物的单元操作。
5.1 化工中吸收操作5.1.1 吸收介绍及分类应用:
(1)制取某种气体的溶液如:H 2O +NO 2→HNO 3
H 2O +HCl →盐酸
H 2O +HCHO →福尔马林溶液
(2)分离混合气体以获得一定的组分例:硫酸处理焦炉气以回收其中的氨
洗油处理焦炉气以回收其中的芳烃液态烃处理裂解气以回收其中的乙烯、丙烯(3)环境污染的防治
用碱液吸收以除去锅炉排放废气中的SO 2用丙酮脱除裂解气中的乙炔
吸收与精馏的主要差别:
(1)不能直接得到较纯的溶质组分
(2)液相温度远低于沸点,无显著的气化现象,为单向传质过程吸收过程中涉及三个(类)组分
吸收质(溶质) -能溶解、被吸收的组分惰性组分(载体) -不被吸收的组分吸收剂-吸收操作所用的溶剂吸收了溶质后的溶液为吸收液
吸收:气相中吸收质的实际分压高于与液相成
平衡的吸收质分压,吸收质由气相向液相转移。
吸收的逆过程为解吸,用于吸收质与吸收剂分离解吸:气相中吸收质的实际分压低于与液相成平
衡的吸收质分压,吸收质由液相向气相转移。
解吸和吸收原理相同,处理方法相同,传质方向不同
⎩⎨
⎧分进入液相
气体中有两个或多个组多组分吸收入液相气体中只有一个组分进单组分吸收 ⎪⎩
⎪
⎨⎧显著的化学反应吸收质和吸收剂之间有化学吸收系度,决定于气液平衡关吸收能否进行及进行限发生显著的化学反应,吸收质和吸收剂之间不物理吸收 分类:
⎪⎩
⎪
⎨⎧<反之高浓度吸收、液相流率视为常数可认为流经吸收塔的气分率均较低溶质在气液两相中摩尔低浓度吸收 0.1)( ⎩⎨
⎧热大液相温度会升高
溶解热效应,化学反应非等温吸收升高不明显量很小,热效应很小或吸收质含等温吸收 T 工业生产中的吸收过程以低浓度吸收为主。
本章主要讨论单组分低浓度的等温物理吸收过程。
洗油脱除煤气中粗苯流程简图
液体
吸收操作分离气体混合物应解决的问题:(1) 选择合适的溶剂(2) 提供适当的传质设备(3) 溶剂的再生
5.1.3 吸收剂的选择
(1) 溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度越大,传质推动力越大,吸收速率越快,吸收剂的耗用量越少。
(2) 选择性吸收剂对混合气体中的其它组分溶解度甚微,否则不能实现有效的分离。
(3) 挥发度在操作温度下,吸收剂的蒸汽压要低,即挥发度要小,以减少吸收剂的损失量。
(4) 粘度操作温度下粘度越低,塔内的流动阻力越小,扩散系数越大,有助于传质速率的提高(5) 其它无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得,且化学性质稳定
5.2 气液相平衡关系
吸收操作极限:气液两相达平衡F=C-ϕ+2=3-2+2=3
体系四个变量中,只有3个独立变量
∴T 、P 、气相组成、液相组成四个变量中,有三个为独立变量,另一个为它们的函数当总压P 和温度T 一定时,气相组成只是液相组成的单值函数,此即为平衡关系
吸收过程中,除吸收质外其它气体组分均视为不溶解,则气相中惰性组分量可视为不变,同时由于单向传质,液相吸收剂的量也可视为不变。
∴常用比摩尔分率表示气液相浓度
A
A A
A A A x -1x A X
y -1y A Y =
吸收剂物质的量
组分物质的量
液相中=惰性组分物质的量组分物质的量气相中=
= 5.2.1溶解度曲线
平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压或饱和分压,液相中的溶质组成称为平衡组成或饱和组成。
气体在液体中的溶解度,就是指气体在液体中的饱和组成。
SO2在水中的溶解度曲线氨在水中的溶解度曲线
稀溶液,c 值很小,可简化为
(3) y ~x 关系
(4) Y ~X 关系
mx
y =*p
E m =
X
X x +=
1Y
Y y +=
1X
X m Y Y +=+11**
S
HM E ρ
=
当溶液组成很低时,(1-m)X<<1,
∴当液相中溶质组成足够低时,平衡关系在Y~X 图中也可近似地表示成一条通过原点的直线,其斜率为m 。
A
A
A X m mX Y )(*
−+=
⇒11A
A mX Y =⇒*
5.2.3 相平衡与吸收过程的关系
(1)由气液相平衡关系判明过程进行方向和限度
a 若p A >液相浓度x A 对应的平衡分压p A *,进行吸收
x A
p A *
p A b 随吸收过程进行,气相中被吸收组分↓,p A
↓,而溶液浓度↑,p A *↑,当p A =p A *时,吸收过程达极限
c 若气相中被吸收组分的分压p A 低于液相浓度x A 对应的平衡分压p A *,即p A <p A *,进行解吸过程
x A
p A =p A *
(2)判明吸收操作的难易程度,并据以选择适宜的吸收剂
T 、P 一定,被溶解气体在气相中平衡分压越小,溶解度越大,气体越易被吸收
E ,m 越大,气体溶解度越小,越难吸收
∴选择吸收剂,需考虑到吸收质与吸收剂构成的物系E 值较小
x A
p A *
(3) 根据气液平衡关系选择操作条件
同一物系T ↑,E 和m ↑,气体溶解度↓∴吸收操作在较低温度下进行有利
溶解热效应大的物系,需在吸收过程中采取冷却措施,提高压力也有利于吸收,但动力消耗及设备强度要求提高∴需权衡设备和操作费用
一般工业用常压吸收,为避免加压吸收,可用化学吸收法解决
(4)计算过程的推动力,分析过程进行的难易推动力=实际操作浓度-平衡浓度
以气相浓度表示△Y A=Y A-Y A*
液相浓度表示△X A=X A*-X A
实际操作浓度偏离平衡浓度越远,推动力越大,传质速率越快本章仅限于:
微分接触式吸收设备;
以下简单情况:
(1) 单组分吸收,其余组分溶解度较低,可视为惰性组分;
(2) 溶剂蒸汽压低,气体中不含溶剂蒸汽。