1, 2, 3 И 4 — экстракторы, 5, 6, 7 и 8 —смесители.
Линии: / — масляный дистиллят, II — избирательный растворитель;
III — рафинатный раствор; IV — экстрактный раствор.
Скорость потока смеси в экстракционной колонне при очистке масляного дистиллята фурфуролом колеблется в пределах 6,5 — 13 m3/m2 • ч, а при очистке фенолом 10 — 12 м3/м2• ч.
Высота экстракционной колонны Н для фурфурольной очистки определяется формулой
H=h1+h2+h3+h4 м (4.4)
где h1 – расстояние между верхней тарелкой и днищем колонны (высота отстойной части для рафинатного раствора) в м;
h2 – расстояние между верхней и нижней тарелками в м; h2=(п-1) h (здесь
п - число тарелок; h – расстояние между тарелками в м);
h4 – высота опорной обечайки в м.
Рисунок 4.2. Экстракционная колонна.
I — масляный дистиллят; II — избирательный растворитель;
III — рафинатный раствор; IV — экстрактный раствор.
Высота отстойной части колонны для рафинатного раствора определяется формулой
(4.5)
где V p.p — количество рафинатного раствора в м3/ч;
—
время отстоя
рафинатного раствора в отстойной части
колонны;
= 1,2 ч÷1,5ч;
F — площадь поперечного сечения колонны в м2.
Высота отстойной части колонны для экстрактного раствора
(4.6)
где Vэ.р— количество экстрактного раствора в м3/ч;
τ2 — время отстоя экстрактного раствора в отстойной части колонны;
τ2= 0,5÷1,0 ч;
F — площадь поперечного сечения колонны в м2.
Часовые количества рафинатного и экстрактного растворов опре-деляются формулами:
(4.7)
(4.8)
где Gраф— часовое количество рафинaта в кг/ч;
ρраф— плотность рафината при температуре на верху колонны в кг/м3;
х — весовая концентрация рафината в рафинатном растворе;
G — количество экстракта в кг/ч;
ρ3 — плотность экстракта при. температуре в низу колонны в кг/м3;
—
плотность
избирательного растворителя при
температуре
на
верху колонны в кг/м3;
—
плотность
избирательного растворителя при
температуре
в
низу колонны в кг/м3.
Пример
4.1.
Определить высоту и диаметр экстракционной
колонны установки избирательной очистки
дистиллята автола 10 фурфуролом
производи-тельностью 1000 т/сутки.
Температура
на верху колонны 85° С, в низу колонны
55° С, соотношение количеств фурфурола
и масляного дистиллята 2:1, плотность
дистиллята
=
925 кг/м3,
выход
рафината 75%
на
исходное сырье. Плотность рафината
= 905 кг/м3.
Весовая
концентрация рафината в рафинатном
растворе 0,84, плотность экстракте
=
983
кг/м3.
Решение. Производительность установки по сырью
кг/ч
Средняя температура потока в экстракционной колонне
˚С
Плотность дистиллята автола 10 и фурфурола при 70° С соответствен- но
кг/м3
кг/м3
Количество фурфурола, подаваемого в экстракционную колонну, по формуле (4.3)
Gp=nGc=2·41700=83400 кг/ч
Диаметр экстракционной колонны по формуле (4.2)
D=2
м
Количества рафината и экстракта соответственно равны:
Gраф = 0,75 • 41 700 = 31 400 кг/ч; Gэ = 41 700 — 31 400 = 10 300 кг/ч.
Плотности рафината при 85° С, экстракта при 55° С и фурфурола при 55 и 85° С соответственно равны:
= 870 кг/м,3;
= 967 кг/л3;
=
1090 кг/м3;
=
1030 кг/м3.
Количества рафинатного и экстрактного растворов подсчитаем по формулам (4.7) и (4.8):
м3/ч
м3/ч
Высота отстойной части колонны для рафинатного раствора определяем по формуле (4.5):
м,
а высоту отстойной части колонны для экстрактного раствора по формуле (4.6)
≈5
м
В экстракционной колонне шесть насадочных тарелок, расстояние между ними 2,1 м, высоту опорной обечайки принимаем 1,2 м, тогда общая высота колонны по формуле (4.4)
Н = 4 + (6 - 1) 2,1 + 5 + 1,2 = 20,7 м ≈ 21 м
Пример
4.2.
Определить диаметр и высоту экстракционной
колонны установки избирательной
очистки деасфальтизата фенолом
производительностью 800 т/сутки
сырья.
Температура верха колонны 110° С, низа
колонны 60° С, соотношение количеств
фенола и деасфальтизата, равно 3,5 : 1,
плотность сырья (деасфальтизата) ρ
=
920 кг/м3,
выход
рафината 75% на исходное сырье, плотность
рафината
ρ
=
902 кг/м3,
весовая
концентрация рафината в рафинатном
растворе 0,80.
Решение. Производительность установки по сырью
gc =800000/24= 33 400 кг/ч.
Средняя температура потока в экстракционной колонне
tcp=
ºC
Плотность деасфальтизата и фенола при 85°C
ρ
кг/м3
ρ
кг/м3.
Количество растворителя (фенола), подаваемого в экстракционную колонну:
Gp = 3,5 • 33 400 = 117 000 кг/ч.
Диаметр экстракционной колонны
м
Плотность экстракта находим из формулы
отсюда
кг/м3
Количества рафината и экстракта равны соответственно:
Gраф = 0,75·33 400 = 25 100 кг/ч,
Gэ = 0,25 • 33 400 = 8300 кг/ч.
Плотности рафината при 110° С, экстракта при 60° С и фенола при 60 и 110° С соответственно равны:
ρ
=
855 кг/мз;
=
970 кг/м3;
=
1040 кг/м3;
=
990 кг/м3.
Количество рафинатного и экстрактного растворов из формул (4.7) и (4.8):
м3/ч
м3/ч
Высота отстойной части колонны для рафинатного раствора
м.
Высота отстойника экстрактного раствора
м.
В экстракционной колонне 25 тарелок, расстояние между ними 0,7 м, тогда высота колонны
Н=3,1+(25-1)0,7+6,2+1,2=27,3 м.