Перечень примесей и их содержание в аммиаке. Методы глубокой очистки аммиака от примеси воды: абсорбционная первапорация; низкотемпературная фильтрация; мембранное газоразделение. Технология получения высокочистого аммиака, выбор фильтрующих материалов.
В холодильной технике носит название R717, где R - Refrigerant (хладагент ), 7 - тип хладагента (неорганическое соединение), 17 - молекулярная масса. Молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных р-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трех атомов водорода (связи N-H), четвертая пара внешних электронов является не поделенной, она может образовать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму с ионом водорода, образуя ион аммония NH4 . Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения (ткип-33,35°C) и плавления (тпл-77,70°C), а также меньшие плотность, вязкость (в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость (почти не проводит электрический ток) и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность водородных связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды; а также тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподеленных электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не дает возможность образовывать разветвленную сеть водородных связей между несколькими молекулами.Высокочистый аммиак является источником азота в полупроводниковых структурах GAN, которые используются для производства высокоэффективных светоизлучающих диодов. Это связано с тем, что основной технологией массового производства этих структур является газофазная эпитаксия, а для образования меньшей плотности дислокаций в получаемых слоях полупроводниковых структур необходимы вещества высокого уровня чистоты. Для получения высокочистого аммиака используются, в основном, физико-химические методы очистки: дистилляционные (удаление примесей CH4, H2, N2, Ar, O2, H2O), фильтрационные (удаление аэрозольных примесей и наночастиц), сорбционные (удаление примесей O2, H2O, CO2), мембранные методы (удаление примесей CH4, H2, O2, CO2 и наночастиц). Применение только одного из перечисленных физико-химических методов очистки не позволяет получить аммиак высокой чистоты, поэтому обычно используется несколько методов очистки с целью достижения аддитивного разделительного эффекта, а также комплексные технологические схемы очистки, где возможна реализация мультипликативного разделительного эффекта за счет гибридизации процессов разделения. В основе одной из современных технологий получения высокочистого аммиака лежит перегонка технического аммиака для удаления примесей азота, кислорода, водорода, углеводородов и низкотемпературная фильтрация для удаления примеси воды.Метод абсорбционной первапорации сочетает процессы абсорбции и первапорации (испарение через мембрану), обладает большим разделительным эффектом для случая разделения хорошо и плохо растворимых компонентов. Причем для реализации метода применяется единый массообменный аппарат (рисунок 2), в котором реализованы процессы абсорбции вместе с первапорацией. Таким образом, абсорбент постоянно находится в ненасыщенном состоянии изза отвода вещества в процессе первапорации через мембрану. В качестве мембраны могут быть использованы различные полимерные мембраны, имеющие хорошую смачиваемость абсорбентом, как, например, полимерная мембрана «Лестосил», а в качестве абсорбента вода.Наиболее трудноудаляемой, лимитирующей примесью в аммиаке является вода, которая изза ее ограниченной растворимости при низких температурах процесса очистки аммиака может переходить в гетерогенное состояние и присутствовать в нем в виде наночастиц. Для этого очищаемый газ пропускают через охлаждаемую зону, где поддерживаются условия, при которых происходит конденсация примесного компонента, но сам газ-носитель не конденсируется. Давление во время процесса фильтрации поддерживалось ниже давления насыщенного пара аммиака при температуре фильтра, во избежание конденсации аммиака. Снижение температуры фильтрации уменьшает возможное загрязнение аммиака материалом фильтра. В условиях проведения глубокой очистки аммиака при низких температурах примесный компонент находится при высоких начальных пересыщениях, и происходит его, преимущественно, объемная конденсация в зоне охлаждения, а затем дальнейший конденсационный рост образовавшихся частиц.Измерения проводились при давлении в ПВД равном 6•105 Па для мембран из: полигексафторпропилена, полисульфона и полисульфона с различным содержанием нанодисперсной фазы фуллерена. Для мембраны «Лестосил» определение проницаемости NH3 производилось при давлении в ПВД 1•105 Па, N2 при давлении в ПВД 2•105 Па. Было отмечено, что эти мембраны оказались устойчивыми к среде аммиака и не теряли своих свойств (проницаемость, селективность) в течение длительного времени, поэтому можно сделать вывод о том, что аммиак не оказывает пластифицирующего действия на материал мембран. Для оценки возможности применения мембранных методов используется величина идеального коэффициента разделения (идеальная селективности) ?, которая рассчитывается как отношение потоков разделяемой системы основное вещество-прим
План
Содержание
Введение
1. Глубокая очистка аммиака
2. Очистка аммиака методом абсорбционной первапорации
Аммиак (нитрид водорода) - химическое соединение с формулой NH3, при нормальных условиях - бесцветный газ с резким характерным запахом.
Плотность аммиака почти вдвое меньше, чем у воздуха , ПДК р.з. 20 мг/м3 - IV класс опасности (малоопасные вещества) по ГОСТ 12.1.007. Растворимость NH3 в воде чрезвычайно велика - около 1200 объемов (при 0 °C) или 700 объемов (при 20 °C) в объеме воды. В холодильной технике носит название R717, где R - Refrigerant (хладагент ), 7 - тип хладагента (неорганическое соединение), 17 - молекулярная масса.
Молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных р-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трех атомов водорода (связи N?H), четвертая пара внешних электронов является не поделенной, она может образовать ковалентную связь по донорно-акцепторному механизму с ионом водорода, образуя ион аммония NH4 . Не связывающее двух электронное облако строго ориентировано в пространстве, поэтому молекула аммиака обладает высокой полярностью, что приводит к его хорошей растворимости в воде.
В жидком аммиаке молекулы связаны между собой водородными связями . Сравнение физических свойств жидкого аммиака с водой показывает, что аммиак имеет более низкие температуры кипения (ткип ?33,35°C) и плавления (тпл ?77,70°C), а также меньшие плотность, вязкость (в 7 раз меньше вязкости воды), проводимость (почти не проводит электрический ток) и диэлектрическую проницаемость. Это в некоторой степени объясняется тем, что прочность водородных связей в жидком аммиаке существенно ниже, чем у воды; а также тем, что в молекуле аммиака имеется лишь одна пара неподеленных электронов, в отличие от двух пар в молекуле воды, что не дает возможность образовывать разветвленную сеть водородных связей между несколькими молекулами. Аммиак легко переходит в бесцветную жидкость с плотностью 681,4 кг/м?, сильно преломляющую свет. Подобно воде, жидкий аммиак сильно ассоциирован, главным образом за счет образования водородных связей. Жидкий аммиак - хороший растворитель для очень большого числа органических, а также для многих неорганических соединений. Твердый аммиак - большие кубические кристаллы. [1]
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
