24.Гидравлический расчет тарельчатых абсорбционных(ректификационных)колонн.

Перепад давления на ситчатой работающей тарелке может быть определен по уравнению

(13.17)

где — перепад давления на «сухой» тарелке в кгс/м²; р_а — перепад давления, необходимый для преодоления сил по­верхностного натяжения в кгс/м²; р_ж— перепад давления, необходимый для преодоления веса столба жидкости на тарелке, в кгс/м². Величину Ар_а легко определить по величине поверхностного натяжения. Очевидно, что в момент отрыва пузыря в жидкости

или

где а — поверхностное натяжение на границе фаз в кгс/м; d_a — диаметр отверстия в тарелке в м.Величины Ар_с и Ар_ж могут быть вычислены на основании данных Аксельрода Л. С:

где w₀ — скорость газового (парового) потока в отверстиях в м/сек; Уа ~ удельный вес газа (пара) в кгс/м*; к = 0,5 — отношение удельного веса пены на тарелке к удельному весу чистой жидкости; z — высота сливной перегородки в м; h — вели­чина напора слоя небарботируемой жидкости у сливной пере­городки.

21. Тепловой баланс процесса ректификации

вз

Обозначим: Q₁ — тепло, поступающее в кипятильник ректифи­кационного аппарата с греющим паром, в ккал/ч; Q₂ — тепло, поступающее с разделяемой смесью, в ккал/ч; Q₃ — тепло, поступа­ющее с флегмой, в ккал/ч; (Q ₄ — тепло, уходящее с дистиллятом, в ккал/ч; Q_b — тепло, уходящее с остат­ком, в ккал/ч, и Q₆ —тепло, теряемое в окружающую среду, в ккал/ч (рис. 12-15).

М.

Вг

При принятых обозначениях теп­ловой баланс процесса может быть выражен равенством:

(12.58)

Или

Qi + G,

где c_f, с_р, с_ш — теплоемкости соответственно исходной смеси, дистиллята, остатка, кДж/кг*град;,tр. tw — тем­пература исходной смеси, ди­стиллята и остатка ,°С; r_р — теплота испарения дистиллята в ккал/кг; остальные обозначе­ния прежние. Из уравнения (12.59) находим расход тепла на проведение про­цесса ректификации:

(12-60)

Если нагревание в кипятильнике производится водяным паром , расход его на проведение процесса составит

Х-в

(12.61)

Где — энтальпия водяного пара в ккал/кг; — температура кон­денсата в °С.

25.ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ НАСАДОЧНОЙ КОЛОННЫ.

Насадочные колонны могут работать либо в пленочном режиме либо в режиме близком к захлебыванию -режиме повисания жидкости .Наиболее интенсивно насадочные колонны работают в режиме подвисания. Контакт газа и жидкости в насадочной колонне , во время которого происходит обмен веществом и теплом между фазами, происходит , в основном, на смоченной поверхности насадки .Поверхность контакта фаз в насадочной колонне , через которую осуществляется массопередача , называют «активной поверхностью насадки».Она может быть как меньше так и больше геометрической поверхности насадки , и величина ее зависит от расхода газа и жидкости .При малом расходе жидкости ее может не хватить для смачивания всей поверхности насадки, поэтому расход жидкости («величина орошения»)должен обеспечивать полную смачиваемость всей поверхности насадки. При небольших расходах газа и жидкости трение между ними незначительно и количество удерживаемой жидкости не зависит от скорости газа. Контакт газа и жидкости происходит только на поверхности пленки жидкости , стекающей по насадке. Это пленочный режим. С увеличением скорости газа возрастает трение между газом и жидкостью и, вследствие этого происходит торможение жидкости: скорость стекания уменьшается , а толщина пленки увеличивается .Возрастание количества жидкости в слое насадки ведет к уменьшению сечения для прохода газа , срыву пленки жидкости и возникновению явления барботажа. Это приводит к увеличению поверхности контакта фаз , которая становится больше геометрической поверхности насадки .-Режим подвисания. Дальнейшее увеличение скорости газа приводит к возрастанию количества жидкости в насадке до того момента , когда сила трения газа о жидкость уравновесит силу тяжести жидкости , находящейся в слое насадки. Этот момент характеризуется полным затоплением насадки и называется « точкой захлебывания » .Работа промышленных насадочных колонн в точке захлебывания сопровождается значительными колебаниями гидравлического сопротивления вследствие неустойчивости течения газа и жидкости .Таким образом скорость газа в точке захлебывания является предельной скоростью и поэтому рабочая скорость газа в насадочных колоннах должна быть меньше скорости в точке захлебывания.

26.СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СМЕСИТЕЛЬНО ОТСТОЙНОЙ ЭКСТРАКЦИИ .ПОСТРОЕНИЕ РАБОЧЕЙ ЛИНИИ ПРОЦЕССА

Для осуществления одной ступени экстракции ( смешение фаз и их последующее разделение ) можно использовать один аппарат , в котором процесс проводят периодически ( вначале перемешивание , затем расслоение ) или два аппарата ; в одном перемешивание , а во втором –расслоение(отстаивание ) –процесс проводят непрерывным способом. При перемешивании одна из жидкостей диспергируется на мелкие капли которые распределяются в другой жидкости ( сплошная фаза )Простейшим смесительно –отстойным экстрактором периодического действия является аппарат с мешалкой .При проведений экстракции однократной экстракции непрерывным способом используют агрегат, состоящий из отстойника и смесителя . В смеситель типа аппарат с мешалкой исходный раствор и растворитель вводятся непрерывно , а смесь также непрерывно выводится из аппарата в последующий отстойник .Ввод жидкости L и G в смеситель этого типа (и вывод) можно осуществлять самотеком.

А)Инжекторный смеситель .Жидкость L с большой скорость вытекает из сопла и засасывает за счет своей кинетической энергии другую жидкостьG.Протекая через диффузор обе жидкости смешиваются , образовавшаяся смесь вытекает в отстойник .Для ввода жидкостей требуется один насос.

Б)Диафрагменный смеситель –представляет собой цилиндрический аппарат между фланцами-диафрагмы с несколькими отверстиями. Жидкости L ,G проходя через отверстия перемешиваются и направляются из смесителя в отстойник .

В)Трубчатый смеситель состоит из двух концентрических труб в которые жидкости L ,G поступают раздельно. Из отверстий внутренней трубы в кольцевой зазор между трубами с большой скоростью вытекает жидкость G и смешивается там с жидкостью L .

Простейший отстойник представляет собой горизонтальную емость. Легкая фракция сливается через верхний штуцер , а тяжелая через трубопровод.

В промышленности используют смесительно-отстойные экстракторы ,в которых осуществляется и смешение и разделение одновременно. Исходный раствор L и растворитель G по трубам 1 и 2 поступают в зону перемешивания 3 причем на входе в нее жидкости перемешиваются же в трубе 5 а затем мешалкой 4. Смесь поднимается вверх и перетекая через кольцеобразное пространство 9 попадает в зону расслоения 8.Отставшаяся тяжелая жидкость L выводится из корпуса аппарата через сифонную трубку 7, а легкая жидкость перетекает через переливной патрубок 10 .Аппарат имеет трубу 6, с помощью которой обеспечивается рецеркуляция взаимодействующих жидкостей через смеситель

При взаимной нерастворимости фаз процесс однократной экстракции представим на диаграмме х-у прямой ав –рабочая линия ступени, тангенс угла наклона которой равен отношению весовых загрузок исходного раствора L(F) и растворителя G ( S) Если при увеличении количества растворителя можно получить рафинад любой степени чистоты , то предельное насыщение раствор а определится точкой Yемах