СУХАЯ ПЕРЕГОНКА ДЕРЕВА ЛИСТВЕННЫХ И ХВОЙНЫХ ПОРОД

Получение уксусной кислоты

В продаже уксусная кислота находится в виде следующих про­дуктов: 1) технической уксусной кислоты с содержанием около 40% безводной кислоты; 2) пищевой уксусной эссенции с содержанием до 80%, без примеси смолистых веществ и металлических соеди­нений и 3) химически чистой, так называемой, ледяной уксусной кис­лоты, с содержанием до 100% безводной кислоты. В прежнее время чистую, более или менее концентрированную уксусную кислоту ■{до 80%) приготовляли из плавленного уксусного натрия, разлагая •его крепкой серной кислотой, при чем разложение происходило по следующему уравнению:

2 C2Hs02Xa^H,,S04 = Xa-,S04 + 2 С, ДО,.

Для этого употребляли чугунные котлы, снабженные глиняными крышками и соединенные глиняными трубками со стеклянными холодильниками. Уксусная кислота, полученная При первой пере­гонке, содержит некоторое количество SO2т поэтому ее подвергали в таком же аппарате вторичной перегонке в присутствии окисляю­щих веществ, например, хромпика, и получали вполне чистый, год­ный для употребления пищевой продукт. Таким способом пригото­вляли уксусную эссенцию еще в 1919 г. в Сибири из уксуснокислого натрия, полученного непосредственно из перегнанной жижки на Вы­Шеупомянутом заводе Переселенческого Управления.

В настоящее время все сорта уксусной кислоты приготовляются из древесного порошка, при чем черный порошок с большим содер­жанием смолистых веществ идет главным образом на выработку технической уксусной кислоты.

Серый древесный порошокимеет приблизительно следующий состав:

Около 80% уксуснокислого кальция, считая в том числе соли пропионовой, масляной и др. кислот.

10% воды и

„ 10% разных веществ органического происхождения.

Получение уксусной кислоты из древесного порошка произво­дится двумя способами:

1) Разложением порошка соляной кислотой и

2) Разложением серной кислотой.

Разложение порошка соляной кислотой. Этот способ употребляется главным образом для переработки древесного порошка с большим количеством смолистых веществ. Сравнительно с разложением серной кислотой он имеет ту невыгоду, что соляная кислота стоит в общем дороже серной, дает мало ледяной уксусной кислоты н много техни­ческой, которая, считая на 1 процент-килограмм, стоит дешевле ле­дяной кислоты; кроне того, соляная кислота сильно разъедает стенки аппарата и вызывает большой расход на ремонт. Разложение порошка соляной кислотой происходит по следующему уравнению:

(С,Н,0,)гСа-!-2 Hdl = CaClj, + 2 СгН,0:.

Рис. (>2 изображает аппарат для получения уксусной кислоты по ятому способу. В деревянный резервуар, выложенный чутрн для прочности свинцовыми листами и снабженный механическ мешал­кой, помещается необходимое количество. порошка и соляной1 к поты; на 100 килограммов серого порошка вышеприведенного состава обы­кновенно бывает достаточно 110 кг соляной кислоты, крепостью 20 — 21° Воме. Пускается'в ход мешалка, которая работает до тех пор, пока масса в резервуаре не сделается совершенно жидкой, после чего полученную жидкость, состоящую из уксусной кислоты и хло­ристого кальция, оставляют в покое для выделения на поверхности слоя смолистых веществ, которые удаляются ковшом, а чистый рас­твор перепускается в медный перегонный куб 1>, снабженный паро Вын змеевиком. Куб соединяется с холодильником е, сделанным из тянутых (без шва) медных труб. Дестиллят поступает из холодиль­ника в один из двух деревянных сборников Du D2.

Наполнение куба Ъ уксуснокислым раствором лучше всего про­изводить, эвакуируя куб'посредством пароструйного аппарата, поме­щаемого на выходной трубке холодильника. После эвакуирования открывают кран на всасывающей трубке, опущенной в резервуар лля разложения порошка. Раствор очень быстро наполняет куб.

Иногда перегонные кубы делают чугунные, футерованные внутри обожженными глиняными плитками, но они не оказались особенно пригодными для означенной цеди.

Наполнив куб и открыв воздушный кран, чтобы установить в аппарате нормальное атмосферное давление, начинают нагревать жид­кость, пуская пар в змеевик. Сначала выделяется бесцветная, как вода, или слегка окрашенная в желтоватый цвет уксусная кислота, какой можно отобрать около половины всей загрузки. В конце пере­гонки при концентрированном растворе хлористого кальция, уксус­ной кислоты выделяется очень мало, *и в это время полезно вести операцию прямым паром, от чего, конечно, получается дестиллят более слабой концентрации. Полученную кислоту подвергают вторич­ной перегонке, прибавляя несколько соды, чтобы связать свободную хлористоводородную кислоту. В среднем выходит уксусная кислота, крепостью около 45%, вполне пригодная для всех технических целей.

По теории из 100 килограммов 82-х процентного порошка должно выйти 61 — 62 «г безводной уксусной кислоты, но в действительности получается всегда меньше, так как некоторое количество кислоты удерживается в растворе хлористого кальция-

Для определения количества соляной кислот и, необходимой для разложения данного порошка, делают в лаборатории пробную гонку в стеклянной реторте; если выделяющийся при этом дестиллят дает с азотнокислым серебром Лишь незначительную муть, то это признак, что соляной кислоты взято достаточно.

С целью повысить среднее содержание уксусной к Не лоты в де­стилляте и увеличить выход крепкой уксусной кислоты пробовали Применить для разложения порошка газообразный хлористый водород (HCI). При этом оказалось, что процентное содержание уксусной кис­лоты действительно значительно увеличилось, но было все-таки меньше того, какое получается по способу серной кислоты. Приготовленная по способу газообразного НС1 уксусная кислота содержала значитель­ное количество соляной кислоты, что усложняло ее переработку на химически чистую уксусную кислоту. Кроме того на аппаратуру хло­ристый водород действует сильно разъедающим образом-

Разложение порошка серной кислотой. До 1870 года почти исклю­чительно применялся способ соляной кислоты, в настоящее же время наиболее распространенным является разложение порошка серной кислотой. Серная кислота разлагает порошок по следующему урав­нению:

(СгН30,)2Са + H2S04 = CaSO* + 2CsH403.

В виду того, что в результате реакции получается нераствори­мый сернокислый кальций (гипс), для полного выделения образую­щейся уксусной кислоты необходимо реакцию вести при сильном перемешивании. Поэтому аппарат для разложения порошка серной кислотой снабжается сильной мешалкой, чего, как мы видели, совсем не требуется при разложении соляной кислотой.

Древесный порошок всегда содержит довольно значительное количество органических соединений (альдегидных смол), которые действуют на серную кислоту при экзотермическом характере реакции редуцирующим образом, вызывая образование сернистой кислоты S02, которая вместе с другими летучими соединениями переходит в дес­тиллят. Поэтому способ серной кислоты дает менее чистую уксусную кислоту, чем разложение'соляной кислотой.

Несмотря на указанные неудобства разложения серной кислотой этому способу отдается предпочтение, так как при этом получается уксусная кислота значительно большей концентрации. В то время как способ соляной кислоты дает уксусную кислоту крепостью 45%, при разложении порошка серной кислотой получается продукт, со­держащий около 80% уксусной кислоты.

С целью получения возможно более крепкого дестиллята для разложения порошка употребляют концентрированную серную ки­слоту кр. 66° Б.

В начале операции масса остается порошкообразной, затем она переходит в легко перемешиваемую кашу, которая под влиянием гид­ратации образовавшегося гипса постепенно делается все более вязкой, — в это время требуется больше всего силы для ее переме­шивания. После этого масса опять переходит в порошкообразное со­стояние, требующее гораздо меньше силы.

Выделившейся §о время реакции теплоты достаточно, чтобы ото­гнать большую часть уксусной кислоты и ее гомологов. Но некоторое количество ее удерживается под конец гонки порошкообразной массой; оказывается, что даже паром высокого давления с темпера­турой около 160°Ц не удается вполне удалить эту уксусную кислоту, несмотря на то, что точка кипения ее находится при 118® Д.

Суия перегони* «Tptsa

Таким образом процесс получения уксусной кислоты распадается на две части:

Во 1-х, выделение органических кислот и образование гипса, при чем в перегонном кубе находятся одновременно уксуснокислый кальций, гипс, свободная HjS04, свободные органические кислоты и органические соединения (смолы), н

Во 2-х, отгонка свободных летучих кислот, после того как Ука­Занные продукты пришли в состояние равновесия.

В нервом периоде требуется хорошее перемешивание и низкая температура, а во-втором —нужна прежде всего высокая температура. После отгонки летучих кислот остаток в кубе состоит из гипса, сер - нистокислого кальция и сернистого кальция; количество двух последних находится в зависимости от первоначальной температуры реагирующей массы. К ним примешано еще небольшое количество серной кислоты и уксуснокислого кальция.

При нагревании голым огнем при слишком высокой температуре и плохом перемешивании может образоваться еще ацетон.

Из вышеизложенного вытекает, что процесс разложения порошка серной кислотой не так прост, как может показаться с первого взгляда. При работе в перегонном кубе необходимо создать такие условия, при которых можно было бы отогнать всю уксусную кислоту при Наименьшем развитии побочных реакций. Из всех существующих Способов нагревания (голым огнем, баня с определенной темпера­турой, нагретый газ или воздух, перегретая вода, перегретый пар Или пар высокого давления) наиболее пригодным оказалось нагре­вание паром высокого давления. Но ранее было уже указано, что последние остатки уксусной кислоты нельзя отогнать от гипса бла­годаря его незначительной теплопроводности даже паром с давле­нием в 6 атмосфер (температура 160° Ц), так как разницы между этой температурой и точкой кипения уксусной кислоты (118° Ц) для этой цели недостаточно. Перегоняя же уксусную кислоту в вакууме й по­нижая таким образом точку кипения до 70°Ц, можно значительно Увеличить эту разницу температур. Практика показала, что, применяя вакуум и пар с давлением в 6—8 атмосфер, можно выгнать из гип­сового остатка в кубе всю уксусную кислоту.

Немецкому профессору Линде принадлежит заслуга приме­нения перегонки в вакууме при разложении порошка серной кисло­той. Он первый доказал, что только при сильном разрежении (ниже 160 мм давления в перегонном кубе) возможно отогнать из гипса, применяя пар для нагревания, всю уксусную кислоту.

Прежде чем перейти к описанию вакуум-аппарата, введенного в практику проф. Линде, остановимся на аппарате Вальяна, рабо-
— —

Тающем прн атмосферном давления и очейь распространенном на рус­ских заводах.

Аппарат Вальяна, изображенный на рис. 63, представляет железный куб А, обложенный внутри медными листами; он имеет второе чугунное дно В, образующее с первым дном паровую рубашку. В центре того и другого дна находится отверстие, через которое при помощи хорошо устроенного сальника проходит ось мешалки, при­водимой в движение посредством зубчатой. передачи. Крышка ап­парата поднимается и опускается цепью подъемного крана. Труба С отводит пары уксусной кислоты в холодиль­ник F, который состоит из медных изогнутых в несколько колен тру­бок 1,1, окруженных ко­жухом из железных труб т, т, соединяю­щихся передаточными трубками; в простран­стве между железными и медными трубками циркулирует холодная вола. В куб загружают пудов 18 (около 295 кг) Черного порошка, с 66% содержанием уксуснокислой извести, и 11—12 пудов (180—195 кг) серной кислоты 65—60? Б; куб закрывают крышкой и соединяют с холодильником. Приводят мешалку в дви­жение и пускают пар. Гонка продолжается обыкновенно часов б—8. Сначала идет крепкая кислота 8—ю°Б, затем более слабая; когда крепость спустится до 4" Б (21%), то в куб через воронку доливают пуда два (около 33 кг) слабой кислоты (2—2,5° Б), полученной из предыдущей гонки, и впуск пара усиливают, а потом прибавляют постепенно еще ведер пять воды и прекращают гонку, когда дестиллят показывает крепость в 2° Б. После этого снимают крышку и остаток удаляют из куба. Из указанной загрузки в 18 пудов (29§ кг) Порошка получают около 22 пудов (около 360 кг) уксусной кислоты в 6° Б.

Вакуум-аппарат Линде (рис. 64) состоит из чугунного куба Л, снабженного внутри мешалкой с верхним приводом; днище и крышка прикрепляются на болтах к цилиндрическому остову; внизу у дна цилиндра находится паровая рубашка; на крышке—лаз для загрузки порошка. Для выгрузки и очистки аппарата внизу или сбоку устроен

17*

Другой лаз, через который остаток от разложения выбрасывается ме­шалкой во время ее движения. У аппаратов большого размера на крышке делается широкая медная труба В, соединенная с холодиль­ником; она играет роль пылеуловителя, так как в ней осаждаются частички порошка или гипса, увлекаемые парами, выделяющимися из аппарата.

Медный или лучше оловянный холодильник С соединяется с оловянными или глиняными приемниками D, которые попеременно

Наполняются дестиллятом и выключаются из системы. Нары из прием­ников переходят в скруббер Е, где они поглощаются щелочным рас­твором. Скруббер имеет соединение с воздушным насосом, который выкачивает газ из скруббера и производит разрежение во всем аппарате.

Над аппаратом устанавливается мерник для серной кислоты.

При загрузке около 100 пуд. (около 1640 кг) порошка и при ско­рости мешалки 6 оборотов в минуту аппарат требует около Ю ло­шадиных сил.

Работа производится следующий образом. Загрузка порошка производится через верхний лаз при действии мешалки. По окончании загрузки лаз закрывают и через особое отверстие приливают из мер­ника серную кислоту. Во время приливания серной кислоты масса сильно разогревается, и большая часть выделившихся органических кислот теплотой реакции перегоняется в холодильник, где конден­сируется и стекает в сборники; в этот период нет надобности в вакууме. Когда вся кислота влита в аппарат и дестиллят начинает вытекать медленно, пускают в ход воздушный насос и производят в аппарате вакуум, который поддерживают до конца перегонки. Во время отгонки уксусной кислоты в вакууме производится нагревание аппарата паром, которое к концу операции усиливается.

Остаток от перегонки, состоящий из гипса, сернистокислого кальция, сернистого кальция, свободной серной кислоты, следов уксуснокислого кальция и проч., удаляется через нижний лаз во время действия мешалки.

Состав этого отброса исследуется на содержание свободной •серной кислоты и уксуснокислого кальция.

Операция разложения порошка с отгонкой уксусной кислоты продолжается от 8 до 12 «часов, в зависимости от величины загрузки, силы нагревания, действия мешалки и степени разрежения. Прн нор­мальных условиях из 100 пудов (1640 кг) 80—82-процентного дре­весного порошка получается при расходе 60 пудов (984 кг) серной Кислоты в 66°Б (92%) около 74—75 ПуДОВ (1213—1230 KZ) сырой 80-процентной уксусной кислоты. Эта сырая уксусная кислота бывает окрашена по большей части в желтоватый или коричневатый цвет и содержит незначительное количество суспендированных мине­ральных веществ, а также 0,005—0,5%ЗОг со следами серной кислоты. В таком виде сырая уксусная кислота находит очень ограниченный сбыт и поэтому подвергается дальнейшей очистке в концентрации на колонных аппаратах.

Говоря о разложении порошка серной кислотой, следует еще упомянуть про способ Беренса (D. R. Р. 12199). Беренс старался вести реакцию разложения при таких условиях, которые исключали Бы возможность восстановления серной кислоты органическими соеди­нениями. Для этого он растворял уксуснокислый кальций в уксусной кислоте определенной концентрации и прибавлял затем серную кислоту в количестве, необходимом для выделения органических кислот. Реакция между уксуснокислым кальцием и серной кислотой Протекает здесь почти количественно, и поэтому серной кислоты рас­ходуется почти столько, сколько теоретически требуется для разло­жения уксуснокислого кальция. Выхода уксусной кислоты по способу

Беренса получаются такие же, как и в вакуум-аппарате Линде; И тот, и другой способы дают сырую уксусную кислоту одинаковой крепости в 80%. Преимущество способа Беренса состоит в том, Что он не требует никаких дорогих и сложных приспособлений, но Тем не менее способ Беренса не мог конкурировать со способом Линде и не получил большого распространения. Причина этого со­стоит в том, что Б Ере Не вводит в операцию третье тело—уксусную Кислоту, с чем связаны потери уже готового продукта; кроме того, разложение порошка по способу Беренса требует лишней работы, например, по растворению порошка в уксусной кислоте, и поэтому удорожает стоимость выработки продукта.

Расчет аппарата Лимде для разложения древесного порошка. Поло­жим, что нам нужно переработать в сутки 1579 кг 80-процентного порошка с влажностью 10%. Это количество порошка соответствует 1579 80

1{ю =1268 кг чистого 100-процентного порошка.

Для разложения берем серную кислоту крепостью 65 — 66е Б (весовой процент

На 158 кг ЮО-процентного порошка нужно 98 кг безводной сер­ной кислоты, следовательно, на разложение 1263 кг такого порошка ]263 98

Потребуется ^ =784 «г, а кислоты в 92% нужно будет:

784.100 и„ 92 = 852 кг.

На практике в аппаратах Вальяна берут 130от этого количества,.

Ft с О 1 | ft

А в аппарате Линде —110%, т. е. 10" =937 кг.

При удельном весе порошка 0,75 объем, занимаемый 1579 кг по­рошка, равняется

1579 :0,75 — 2110 л = 2,11 м:К

Прн удельном весе серной кислоты 1,75 объем, занимаемый 937 «г Кислоты, равняется

937:1,75 = 536 Л = 0,536 л3.

Следовательно, общий объем серной кислоты и порошка рав­няется

2,11 -(- 0,536 = 2,646 м

Бели мы возьмем аппарат с загрузочной емкостью в 1,35 м3 я с геометрической емкостью около 2,7 л3 во избежание переброски, то Такого аппарата будет вполне достаточно для переработки 1579 кг

80-процентного порошка в сутки в две нагрузки, при чем продол­жительность переработки каждой нагрузки будет равняться около 7 часов, а. именно:

На загрузку нужно................................. 40 мин.

„ выгрузку „ ........................................ 20 „

.„ разложение и перегонку. . 6 часов.

1263

Для одной загрузки, соответствующей —^— = 632 кг стопроцент-

987

Ного порошка, потребуется 2 = 469 серной кислоты креп. 92%.

Так как 79 жгЛтстого уксуснокислого кальция Са (СгН3Ог)2 дают при разложении 60 кг безводной уксусной кислоты (О Я, • СОгН), то

' 632 60

Нагрузка в 632 кг юо-процентного порошка даст 7J - = 480 кг уксус­ной кислоты.

В остатке после разложения порошка, в так называемой, окшаре уксусной кислоты остается очень ^ало, и можно считать, что она отгоняется полностью. Воды из загрузки в 789 кг 80-процентного по­рошка получится при перегонке:

789.10

-Тог=79 *г-

Из 469 кг серной кислоты с содержанием воды %% оттоннтся воды:

4В9. Я „_ _ 100

Следовательно, в дестилляте будет 480 кг безводной уксусной кислоты и 79+37,5 = 116,5 кг воды, т. е. крепость уксусной кислоты равняется:

480. 100_ _480ЛО0_ 480 + 116,5 — '

Во время работы в аппарате Лпнде поддерживается вакуум около 700 мм ртутного столба; при этом вакууме уксусная кислота кипвт при 70<3Ц и вода — при 60°Ц.

По окончании разложения порошка мы имеем:

ЮО-процентноЙ уксусной кислоты. . . 480 кг

Воды............................................................................... 116,5 „

Сернокислого кальция............................................. 544 „

Избыток серной кислоты........................................... 39 „

Количество серно-кисдого кальция (544 кг) вычисляется по ура­Внению:

Ca(CjHa02)2+H,SOt = 2СгН402 + Са SO, 158 кг Ca(C2H302)2 дают 136 кг CaSO< 632 „ Са(С2Н302)2 * 544 „ CaSOi

Теоретический расход серной кислоты на одну загрузку рав-

784

•няется -у - — 392 кг, а практически берется на 10%, т. е. на 39 кг больше.

Расход тепла на переработку 789 «г 80-процентного порошка слагается из следующих частей:

1) ^ — нагревание уксусной кислоты до 70°Ц; теплоемкость

Ее = 0,497.

Qi — 480, 0,497. (70 —20)— 11928 к«л

2) Q2—нагревание воды до 60°Ц.

Q2 = 116,5. 1. (60 — 20) = 4660 кал.

3) Q3 — нагревание окшары до 140° (практические данные) при

Давлении пара в 7 атм. Q3 = 544.0,45. (140—20) = 29 376

Кал., где 0,45 — теплоемкость сернокислого Са.

4) — нагревание избытка серной кислоты до 140°.

= 0,34. «39, (140 — 20) = 1599 кал., где 0,34—теплоем­кость серной кислоты.

5) Qs — нагревание аппарата при весе 4411 кг, при теплоемкости

Чугуна = 0,115 и разности Температур (Tt—110°.

Qs = 4411. 0,115. 110 = 55799 кал.

В) Qe—перегонка 480 кг уксусной кислоты с теплотой испа­рения = 85.

Qe — 480. 85 = 40800 кал.

7) Q7 — перегонка 116,5 кг воды.

Qt = 116,5. 537 = 62560 кал.

Весь расход тепла за исключением потери тепла конвекцией и Лу­Чеиспусканием равняется Q, + Qa + Q8+Q<+ + Q6 4- Q, = 11928 + +14660 + 29 376 +1599 + 55 799 + 40 800 + 62 560 = 206 722 кал. Счи­тая потерю на охлаждение в Ю°/0 от этого количества, т. е. в 20 672 Кал., находим Общий расход тепла в 227 394 кАл. (206 722 + 20 672),

Образование сернокислого кальция представляет экзотермиче­скую реакцию, при чем на 1 кг сернокислого кальция выделяется 175 кал.; следовательно, при образовании 544 «г выделится 544175 = = 95 200 кал. Таким образом на переработку древесного порошка нужно доставить в аппарат извне не 227 394 кал., а только 227 394 — 95200 = 132194 кал. ИЛИ В час 132194:6 = 22032 кал.

Расчет нагревающей поверхности аппарата производится следую­щим образом. Если температура входящего в паровую рубашку пара 164®, температура пара, выходящего из рубашки 100° и средняя Температура внутри аппарата—около 70°, то Ta = 164 — 70 = 94°, Te =

— 100—70 = 30» и Tm = —= 38°.

LD30

К — коэффициент теплопередачи определяется по формуле;

К ------------- 1 ,—тг, где

А, — теплопередача от конденсирующегося пара стенке аппа­рата =10000 кал.

Я3—теплопередача от стенки к жидкости, приводимой в движе­ние мешалкой = 3000 кал.

Si—толщина чугунной стенки аппарата равняется 0,025 м,

§2—толщина слоя гипса на стенке равна 0,030 м,

X,—теплопроводность чугуна = 40,

Х2 — „ гйпса = з, б.

Следовательно:

J .1 0,025 0,030= 106' Ю000 + 3 000+ 40 "г 3,6

Так как расход тепла в час С равняется 22082 кал,, то поверх­ность нагрева будет:

„ С _ 22032 . .

При давлении пара в 7 атм. 1 кг его отдаст тепла 493,8 кал., Поэтому расход пара на операцию равняется:

132194:493,8 = 267 кг ПЛИ В 1 час 267:6 = 44,5 «г. Расход пара на 1 ж» полученной 80% уксусной кислоты составит

267 : 600 ="0,44 кг.

Расчет холодильника. Всего дестиллята в течение операции (6 час.) получается 696,5 кг, в том числе:

Уксусной кислоты................................. 480 кг

И воды..................................................... 116,5 „

■следовательно, за 1 час выделяется 596,5:5 = 99,4 «г дестиллята.

В начале перегонки переходит максимальное количество лестил - лята, а именно около 200 кг крепостью около 85°/0, следовательно,

В это время ЮО-процентной кислоты получается = I7O Кг и во­да 200 —170 = 80 кг в час. По этому выделению дестиллята и нужно вести расчет холодильника.

Работа холодильника распадается здесь на периоды: 1-й период охлаждения дестиллята и 2-й период конденсации паров. В первый период холодильник поглощает;

При охлаждении уксус­ной кислоты —170.0,49 7 (70 — 20) = 4225 кал. При охлаждении Воды. .зол (60 —20) = 1200 „

Всего . . 5425 „

Во второй период он принимает:

От конденсации паров уксусной

КИСЛОТЫ .......................................... 170.85 ~ 14 450 кал.

От конденсации паров воды. . 30.537 = 16 110 „

Всего 30560 »

Т. е. в один час в холодильник перейдет тепла 5425 + 30560 = 35085 кал.

Допустим, что

Температура входящей в холодильник воды. , . 18°Ц выходящей из холодильника воды. 35°1Х

Входящих паров.................................................. 70вЦ

Вытекающего дестиллята............................... *20°Ц

Вода, входящая в холодильник с T=18° в конце 1-го периода, нагреется до 20,6®, поэтому для этого периода Ta= 70 —20,6 =49,4°,

49 4 — 2

Tt = 20 — 18 = 2° и Tm = = 14,7®. Для второго периода I, = 70 —

1п~Г

20,6 = 49,4», Te = 70 — 35 = 35° И Tm = 49,4~F -=42,8°Ц.

1035

Положим, что у нас работает змеевиковый холодильник, диа - метр трубы которого равняется 80 мм, тогда скорость движения па-

1 ЗЙ о

Ров V можно определить по формуле V = [10], где Q —количество

Тепла, перешедшего в холодильник во 2-й период, т. е. 30 560 «од. а —диаметр змеевика, т. е. 80 мм.

Следовательно,

1,38. 30660

V= ^..................... = 6,6 м>сек. или кругло 7 м/сек.

Длина змеевика для второго периода определяется по формуле:-.

1 = _____ , где

D T V--------------------- .

'M У 0,007 - f v,

V,—скорость движения воды в холодильнике, которую можно - принять равной J0.002 М/сек,,

V — скорость движения паров, т. е. 7 м/сек. Поэтому

1 307 I Т

Л —.... " з _ -------- - —

42,8 у о,007-L 0,002

Откуда 1 = 88,7; D=88,7. 0,08 = 7,1 М.

Для 1-го периода охлаждения дестиллята охлаждающую поверх­ность змее викового холодильника можно определить по формуле:

Н=£к ■где

Q — количество тепла за 1-й период, Т. е. 5425 кал.,

T„—средняя разность температур этого периода,

К — коэффициент теплопередачи, который можно принять здесь.

Со 200.

Таким образом:

„ 3, 5425 _ Н= 14,7. ХЛ-*>99*"'

Так как поверхность трубы -D. 1 = 5,53 м, то

1 = ^ ™ = 22 м, общая длина змеевика равна

3,14. 0,08

7,1 + 22 = 29,1 м И

Общая охлаждающая поверхность

Kd. 1. = 3,14. 0,08. 29,1 = 7,3

Примененный заесь способ расчета взят из ст. Либенеона в «Журнале химической промышленности" 1928 года № 1—4.

Мощность парового поршневого насоса для разрежения воздуха в аппарате Линде определяется по формуле:

Q — объем удаляемых паров,

H—рабочее давление в аппарате,

К—коэффициент полезного действия насоса, который прини­мается равным 0,8.

Разрежение в нашем аппарате равняется 700 мм ртутного •столба, т. е. давление 760 — 700 = 60 мм ртутного столба или 60,13,696= = 816 мм водяного столба.

Мы знаем, что максимальное выделение водяных паров в час ■составляет 30 «г, а выделение паров уксусной кислоты —170 «г.

Удельный объем 1 кг водяных паров при 0° и атм. давлений равняется 22,4:18 = 1,244 л3, а при 70° Ц соответственно разрежению 700 мм ртутного столба он равен 1,244 (1 + 0,003665.70) — 1,565 м*.

Удельный объем 1 кг водяных паров при 70° Ц л давлении 60 мм Ртутного столба определится по формуле P0V,) = Pv, т. е.

760. 1,565 = 60. V, откуда,

V—19,уг м3, следовательно, 30 кг водяных паров при этих условиях занимают объем =19,82. 30 = 594,6 м^.

Удельный объем 1 кг уксуснокислых паров при 0° и при атмо­сферном давлении равняется 22,4:60 = 0,373 емК При 70° и атм. да­влении он будет равен 0,378 (1+0,003665. 70) = 0,469 мг, а при 70° Ц и*бо мм давлении он определится 760. 0,469 = 60 V, откуда у = 5,94 MJ. Следовательно, 170 кг паров уксусной кислоты занимают объем 5,94. 170 = 1009,8 м*.

Общий объем паров, выделившихся в течение 1 часа, равняется 594,6 + 1009,8 = 1604 м3.

Теперь мы имеем все данные для вычисления мощности насоса.

М 1604. 816 „ „

JN = 75~оТз«оо= ' лош. силы или с Запасомл. с.

Считая расход пара на 1 л. с. = 15 кг, находим, что для работы насоса потребуется 7.15 —105 кг пара в час.