- •Задание
- •Содержание
- •1 Литературный обзор
- •1.1 Требования к экстрагентам
- •1.2 Насадочные колонные экстракторы
- •1.3 Гравитационные насадочные экстракторы
- •1.4 Пульсационные насадочные экстракторы
- •1.5 Пульсационные экстракторы с пакетной насадкой кримз
- •1.6 Безмембранная пневматическая система пульсации с золотниково-распределительным механизмом
- •2 Данные для расчета
- •3 Материальный расчёт
- •4 Конструктивный расчёт
- •5 Прочностной расчёт
- •5.1 Выбор материала
- •5.2 Расчёт цилиндрических частей корпуса
- •5.3 Расчёт крышек
- •5.4 Расчёт конических переходов
- •5.5 Пробное давление
- •5.6 Подбор фланцев
- •5.7 Подбор штуцеров
- •5.8 Проверка необходимости укрепления отверстия под пульсационное колено
- •5.9 Подбор опор
- •5.10 Строповые устройства
1.2 Насадочные колонные экстракторы
В промышленной практике часто применяют, пульсационные колонные экстракторы с пакетной насадкой КРИМЗ.
Для создания пульсаций в экстракционных колоннах применяли поршневые, мембранные, сильфонные пульсаторы, пульсаторы с разделительной диафрагмой, с замкнутым газовым буфером. Однако вследствие определенных недостатков они не вышли за рамки лабораторного и полупромышленного применения. Наиболее надежна безмембранная пневматическая система пульсации с золотниково-распределительным механизмом, широко применяющаяся в промышленности в настоящее время (рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 - Схема пневматической системы пульсации с золотниково-распределительным механизмом
1.3 Гравитационные насадочные экстракторы
Насадочные колонные экстракторы выпускаются диаметром до 5 м и более и высотой до 40 м. По конструкции они аналогичны насадочным абсорбционным и ректификационным колоннам, но снабжены верхней и нижней отстойными камерами. В качестве насадки применяют в основном кольца Рашига, реже седловидную насадку Берля. металлические сетки. Насадка укладывается на опорные (колосниковые) решетки слоями высотой от двух до десяти диаметров колонны. Насадка уменьшает продольное перемешивание, улучшает распределение дисперсной фазы, увеличивает ее задержку в колонне, интенсифицирует процесс массопередачи. При выборе насадки необходимо учитывать размер и материал насадки. Для устранения пристенного эффекта, заключающегося в каналообразовании у стенок колонны вследствие неравномерности укладки насадки, следует выбирать диаметр насадки в 8...10 раз меньше диаметра колонны. Материал насадки должен смачиваться преимущественно сплошной фазой, иначе капли дисперсной фазы будут сливаться, образуя пленочное течение фазы и уменьшая поверхность контакта фаз.
В экстракционной насадочной колонне происходит противоточное движение сплошной, заполняющей все сечение колонны, и дисперсной, распределенной в виде капель по всему объему колонны, фаз. Движение потоков обусловлено разностью плотностей фаз. Максимальные значения скорости потока ограничиваются «затоплением» колонны, когда одна фаза увлекает за собой другую. Насадочная колонна может работать в четырех гидродинамических режимах: ламинарном, промежуточном, турбулентном и режиме эмульгирования. Режим эмульгирования отличается наибольшей эффективностью. Скорость потоков при работе на этом режиме составляет 80...90% от скорости затопления колонны, а высота, эквивалентная теоретической ступени изменения концентрации, равна 1...6 м.
1.4 Пульсационные насадочные экстракторы
Для увеличения турбулизации потоков и степени дисперсности фаз в насадочном колонном экстракторе нижняя отстойная камера снабжена специальным распределителем - гидрозатвором, соединенным с пульсационной камерой.
Насадочные пульсационные экстракторы работают при меньших скоростях потоков, составляющих примерно 60% от скоростей затопления гравитационных насадочных экстракторов, но эффективность их работы в несколько раз выше. Так высота, эквивалентная теоретической ступени изменения концентрации, для пульсационных насадочных колонн при оптимальной интенсивности пульсации составляет 0,25...0,40 м, что в 5...10 раз меньше, чем для гравитационных насадочных колонн.
Насадка в виде колец и седел, загруженная в экстрактор навалом, под действием пульсаций может ориентироваться в осевом направлении, что приводит к каналообразованию, поэтому засыпку насадки производят послойно, чередуя ее слои с незаполненными насадкой зонами.