Содержание воды в кубовом остатке+++

[kika]

Здравствуйте, коллеги!
Помогите, пожалуйства, оценить (если расчетом, то вообще будет здорово, но на это не надеюсь)
такую вот ситуацию.
Имется 6 м3 реактор с рубашкой, обогреваемой водой.
Идет отпарение воды при низком давлении. Цель - добиться наименьшего содержания воды.
Мешалка пропеллерная.
Рассматвается вариант, когда вода уже не выделяется при определенном давлении и температуре.
И вот два случая - в первом случае имеем 300 кг кубового остатка, в другом случае 1000 кг.
В каком из этих случаем содержание воды будет меньше?
Заранее спасибо!

[chemist]

Сколько останется воды зависит от состава и судьбы реакционной массы, приведшей к остатку.
А померить воду никак нельзя, хотя бы азеотропным методом или (что круче, но дороже) по Фишеру?

[kika]

Не-не, не проблема измерить воду. Ее содержание 2,5-3 % в первом случае.
Но испарение воды идет, как мне кажется, в невыгодных условиях:
1) остается 300 кг кубового остатка в 6000 л, т.е. в момент остановки реактора, может,
воды в кубовом остатке и мало, но после остановки на огромной внутренней поверхности
произойдет конденсация паров и содержание воды в конечном итоге увеличится;
2) лучше всего, наверное, когда отпарение идет с использованием якорной мешалки,
которая способна увеличить поверхность испарения загустевшего кубового остатка.

В первоначальном варианте должно было быть азеотропное удаление воды -
надежное, но хлопотное. Технологи решили обойти эту хлопотность и теперь
мучаются, что качество продукта неважное, а причины найти не могут...

[chemist]

Возможно, мешалка просто не достаёт до дна реактора, посмотрите в смотровое окно или когда реактор свободен, налейте воды 300 п и посмотрите в люк - цепляется ли за неё жидкость. Разные мешалки дают разный остаточный (мёртвый) объём.

[avor]

Имется 6 м3 реактор с рубашкой, обогреваемой водой.
Идет отпарение воды при низком давлении. Цель - добиться наименьшего содержания воды.
Мешалка пропеллерная.
Рассматвается вариант, когда вода уже не выделяется при определенном давлении и температуре.
И вот два случая - в первом случае имеем 300 кг кубового остатка, в другом случае 1000 кг.
В каком из этих случаем содержание воды будет меньше?

Какие-то у вас странные условия задачи, я бы сказал безумные.
--Рассматривается вариант, когда вода уже не выделяется при определенном давлении и температуре.
В этом случае результат определяется чисто термодинамикой и зависит только от температуры состава смеси и кривой равновесия паров над жидкой смесью и никак не связан с объемом самой смеси.

Другой вопрос это скорость процесса. Она может быть разной и зависит от реализации процесса. Например если рассматривать, что-то вроде стакана чая с помешиванием ложечкой, то из меньшего объема испарение будет идти интенсивной, но если как пишет Горыныч ложечка не будет доставать до жидкости, то ситуация будет обратной. Так же если мы будем рассматривать что-то вроде аппарата с насадкой, например градирню, то испарения из тоненькой струйки в таком аппарате будет идти хуже, чем из потока, нормально орошающего насадку.

Есть такой аппаратик, правда дорогой, но который весьма эффективно интенсифицирует процесс испарения в вакууме - называется роторно-пленочный испаритель(не лабораторный, а промышленный)

[kika]

Возможно, мешалка просто не достаёт до дна реактора, посмотрите в смотровое окно или когда реактор свободен, налейте воды 300 п и посмотрите в люк - цепляется ли за неё жидкость. Разные мешалки дают разный остаточный (мёртвый) объём.

Спасибо, chemist!
Мешалка установлена при самом дне, крепится снизу, видела все это, думаю, что и 150 л она бы мешала.

Какие-то у вас странные условия задачи, я бы сказал безумные.
--Рассматривается вариант, когда вода уже не выделяется при определенном давлении и температуре.
В этом случае результат определяется чисто термодинамикой и зависит только от температуры состава смеси и кривой равновесия паров над жидкой смесью и никак не связан с объемом самой смеси.

Вы меня не поняли, avor.
Объем смеси я связывала не с термодинамикой, а с процессом конденсации, который начнется после прекращения работы реактора.
Вот представьте цилиндр, который наполнен на четверть и на половину. Пусть содержание воды в двух случаях одинаково.
Цилиндры горячие. И вот Вы начинаете их охлаждение. Неужели на их поверхности не начнется конденсация?
А все, что сконденсируется, останется в цилиндре. Так вот мне кажется, что чем больше поверхность конденсации,
тем больше и сконденсируется воды. Но, может быть, это и есть мое кажущее безумство.

[himprom_37]

Ответил в личку. Говорю точно, нужна диаграмма фазовых состояний, и без нее никак.

[talgar]

Если содержание воды в кубовом остатке в обоих случаях одинаково, то вариант с 1000 кг выглядит предпочтительнее хотя бы по экономическим соображениям.
В случае 300 кг почему бы не продуть сосуд горячим-негорячим газом после окончания отгонки? Удалите пар и не будет конденсации.

[avor]

--Пусть содержание воды в двух случаях одинаково.
Цилиндры горячие. И вот Вы начинаете их охлаждение. Неужели на их поверхности не начнется конденсация?

Не у вас же в системе есть конденсатор с более низкой температурой он затягивает туда пары легко кипящего компонента А в кубе если и будут конденсироваться пары, то это в основном будет высококипящий компонент, при условии что отгонка легко кипящего проведена максимально возможно. Ну те в соответствии с равновесной кривой

[chemist]

Мешалка установлена при самом дне, крепится снизу, видела все это, думаю, что и 150 л она бы мешала.

Часто это так кажется на глаз, без замеров можно сильно ошибиться даже специалисту.

Объем смеси я связывала не с термодинамикой, а с процессом конденсации, который начнется после прекращения работы реактора.
Вот представьте цилиндр, который наполнен на четверть и на половину. Пусть содержание воды в двух случаях одинаково.
Цилиндры горячие. И вот Вы начинаете их охлаждение. Неужели на их поверхности не начнется конденсация?
А все, что сконденсируется, останется в цилиндре. Так вот мне кажется, что чем больше поверхность конденсации,
тем больше и сконденсируется воды. Но, может быть, это и есть мое кажущее безумство.

Чтобы началась конденсация, нужно охладить влажный воздух до температуры (точки) росы, Вы действительно так сильно охлаждаете? И если даже вся вода сконденсируется, её не может быть так много - 300л даже во всём объёме 6м3.

[kika]

Не у вас же в системе есть конденсатор с более низкой температурой он затягивает туда пары легко кипящего компонента А в кубе если и будут конденсироваться пары, то это в основном будет высококипящий компонент, при условии что отгонка легко кипящего проведена максимально возможно. Ну те в соответствии с равновесной кривой

Дело в том, что этому высококипячему компоненту по барабану те условия, в которых он находится.
В таких условиях он нелетуч абсолютно. В пару там только вода.
Конечно, учитывая, что смесь не взрывоопасна, продувается воздух.
Воздух помог уменьшить содержание воды в кубовом остатке в два раза.
Высококипящий компонент имеет еще сродство к воде...

Главный вопрос в том, имеет ли смысл так поставить процес, чтобы в кубовом остатке было 1000 л,
что гарантировало бы меньшее содержание воды, или и при 300 л кубового остатка, и при 1000 л
это будет все равно.

Часто это так кажется на глаз, без замеров можно сильно ошибиться даже специалисту.

Вы правы, chemist, но останавливать процесс сейчас никто не будет, чтобы кика поковырялась в реакторе.

Чтобы началась конденсация, нужно охладить влажный воздух до температуры (точки) росы, Вы действительно так сильно охлаждаете? И если даже вся вода сконденсируется, её не может быть так много - 300л даже во всём объёме 6м3.

О! Отличная идея оценить степень конденсации при различных конечных температурах.

Забыла я все термодинамические расчеты. Поправьте меня если что.
Рассматриваем только конденсацию воды на внутренней стенке реактора.
Знаем внутренню площадь S, знаем разницу температу: Т1 - температура, при которой начинается охлаждение,
Т2 - температура, где это охлаждение заканчивается. Надо узнать, сколько воды сможет сконденсироваться.
Наверное, надо знать объем пара при данных условиях. Это знаем. А через объем пара щас попробую количество
сконденсированной воды посчитать...

[avor]

Кика, почитайте что такое точка росы. И узнайте концентрацию (давление)паров воды над жидкостью после отгонки. Количество конденсата определяется пустым объемом куба, давлением паров воды и давлением насыщенного пара воды при заданной температуре. Если давление паров ниже давления насыщенного пара, то конденсации вообще не будет, если выше , то в конденсат выпадет ровно столько воды, что бы оставшийся несконденсированным пар из пересыщенного стал просто насыщенным.

[kika]

Вот какие числа у меня получаются. Поправьте, пожалуйста, если есть ошибка.
Берем плотность водяного пара при 80°C: 0,2929 кг/м3.
В первом случае имеем 300 л кубового остатка с содержанием воды 2 %, т.е. 6 кг воды.
Для упрощения возьмем допущение, что 1 л=1 кг.
В этом случае, если не учитывать тепловое растяжение кубового остатка, свободный объем будет 6000-300=5700 л или 5,7 м3.
Масса пара в этом объеме будет 5,7х0,2929=1,6 кг. Рассчитываем, каким станет содержание воды после охлаждения реактора:
(6+1,6)/(300+1,6)=2,5 %. Одним словом, содержание воды увеличилось на четверть! Может такое быть?

Если бы объем кубоового остатка был 1000 л, то содержание воды увеличилось бы только на десятую часть и было бы 2,1 %.

[kika]

Кика, почитайте что такое точка росы. И узнайте концентрацию (давление)паров воды над жидкостью после отгонки. Количество конденсата определяется пустым объемом куба, давлением паров воды и давлением насыщенного пара воды при заданной температуре. Если давление паров ниже давления насыщенного пара, то конденсации вообще не будет, если выше , то в конденсат выпадет ровно столько воды, что бы оставшийся несконденсированным пар из пересыщенного стал просто насыщенным.

Да, спасибо, почитаю.
Дисциплину с точкой росы как-то не очень понимаю.
До сих пор не понимаю, что такое относительная и абсолютная влажность.
Увы, как-то не понимается... Наверное, это непоправимо.

[kika]

А помогло бы прибавить к 300 л кубового остатка литров 100 ксилола, чтобы доупарить эти 6 кг воды?

[avor]

А почему ксилола, а не толула, а ещё лучше бензола. А про росу там все просто.

[kika]

Ксилол, по-моему, самый с точки зрения безопасности безопасный.
Ну, это Вам про росу все просто, мне понятна только роса на траве ранним утром.

[avor]

Кроме безопасности есть ещё и эффективность.

[kika]

Так ксилол, сейчас посмотрела по азеотропному составу,
и самый эффективный по сравнению с толуолом и бензолом -
больше всего воды выносит.

[avor]

Ну, это Вам про росу все просто, мне понятна только роса на траве ранним утром.

Мой профессор математики как то признался, что долгое время, даже когда он уже защитил кандидатскую, теория мат. анализа казалась ему неразрешимой китайской грамотой. А причина была в том, что он много гулял лекции, когда был студентом. Но преподаватели на кафедре назначили его читать лекции по этой самой теории. Тогда ему пришлось почитать учебники по этой теме. Удивлению его не было предела, когда начав вникать в предмет, он увидел как все просто и элементарно там все устроено. Так что все таки очень рекомендую попытаться вникнуть и разобраться, на самом деле может оказаться вовсе не так страшен черт.