- •О. С. Ломова расчет массообменных установок нефтехимической промышленности
- •Часть 2
- •Рецензенты: е. О. Захарова, к.Т.Н., доцент ОмГпу, зав. Кафедрой «Технологии и методики преподавания технологии»;
- •Оглавление
- •Глава 1. Адсорбционная установка
- •Глава 2. Расчет сушильной установки
- •Введение
- •Глава 1. Адсорбционная установка
- •1.1. Процесс адсорбции
- •1.2. Расчет адсорбционной установки с псевдоожиженным слоем адсорбента
- •Задание на проектирование
- •Основные условные обозначения
- •1.2.1. Определение скорости газового потока
- •1.2.2. Определение расхода адсорбента
- •1.2.3. Определение объемного коэффициента массопередачи
- •1.2.4. Определение общего числа единиц переноса
- •1.3. Расчет адсорбционной установки периодического действия с неподвижным слоем адсорбента
- •Задание на проектирование
- •1.3.1. Построение изотермы адсорбции
- •1.3.2. Определение продолжительности стадии адсорбции
- •1.4. Расчет адсорбционной установки с движущимся слоем адсорбента Задание на проектирование
- •1.4.1. Расчет диаметра аппарата
- •1.4.2. Расчет скорости движения адсорбента
- •1.4.3. Расчет длины слоя адсорбента
- •1.5. Расчет ионообменной установки
- •Задание на проектирование
- •1.4.1. Расчет односекционной катионообменной колонны
- •Уравнение изотермы сорбции
- •Скорость потока жидкости
- •Определение лимитирующего диффузионного сопротивления
- •Среднее время пребывания частиц ионита в аппарате
- •Высота псевдоожиженного слоя ионита
- •1.6 Характеристики адсорберов
- •1.6.1. Адсорберы с неподвижным слоем поглотителя
- •1.6.2. Адсорберы с движущимся слоем поглотителя
- •1.6.3. Адсорберы с псевдоожиженным слоем поглотителя
- •Глава 2. Расчет сушильной установки
- •2.1. Процесс сушки
- •Основные условные обозначения
- •Индексы
- •2.2. Расчет барабанной сушилки Задание на проектирование
- •2.2.1. Параметры топочных газов, подаваемых в сушилку
- •2.2.2. Параметры отработанных газов. Расход сушильного агента
- •2.2.3. Определение основных размеров сушильного барабана
- •К выбору рабочей скорости газов в сушильном барабане w
- •Опытные данные по сушке некоторых материалов в барабанных сушилках
- •Основные характеристики барабанных сушилок заводов «Уралхиммаш» и «Прогресс»
- •2.3. Расчет сушилки с псевдоожиженным слоем Задание на проектирование
- •2.3.1. Расход воздуха, скорость газов и диаметр сушилки
- •2.3.2. Высота псевдоожиженного слоя
- •2.3.3. Гидравлическое сопротивление сушилки
- •Список используемой литературы
- •Приложения
- •Физические свойства воды (на линии насыщения)
- •Физические свойства сухого воздуха при атмосферном давлении
1.5. Расчет ионообменной установки
Схема ионообменной установки представлена на рисунке 1.8. Исходный раствор из емкости Е1 подается в катионообменную колонну К1. Очищенный от катионов Na+ раствор направляется в емкость Е2. Отработанный ионит с помощью эрлифта через приемную емкость ЕЗ подается в регенерационную колонну К2, питаемую регенерирующим раствором из емкости Е4. Отрегенерированный ионит гидротранспортом вновь подается из приемника Е5 в ионообменную колонну. Воздух для эрлифтов нагнетается воздуходувкой В1. Подача растворов осуществляется насосами Н1–Н2.
Задание на проектирование
Рассчитать ионообменную установку непрерывного действия с псевдоожиженным слоем ионита для удаления ионов натрия из раствора, содержащего хлорид натрия, если производительность по исходному раствору V = 10 м3/ч; исходная концентрация раствора Сн = 4,35 моль экв/м3; концентрация очищенного раствора составляет 5 % от исходной; температура в аппарате t = 20 °С; марка катионита КУ-2; регенерация проводится в плотном, движущемся под действием силы тяжести слое ионита 1 н. раствором HCl.
|
Рис. 1.8. Схема ионообменной установки: Е1 – емкость исходного раствора; К1 – катионообменная колонна; К2 – регенерационная колонна; Е2 – емкость очищенной воды; ЕЗ – приемник отработанного ионита; Е4 – емкость регенерирующего раствора; Е5 – приемник регенерированного ионита; В1 – воздуходувка; Н1–НЗ – насосы; потоки: 1 – вода; 2 – отработанный Раствор |
1.4.1. Расчет односекционной катионообменной колонны
Согласно Приложению 2 принимаем следующие параметры катионита КУ-2: полная обменная емкость Х0 = 4,75 ммоль экв/г; удельный объем v = 3,0 см3/г; средний диаметр гранулы d = 0,9 мм; насыпная плотность снас = 800 кг/м3.
Уравнение изотермы сорбции
Константа равновесия в системе катионит КУ-2 – ионы: = 1,2 [2]. Уравнение изотермы сорбции для обмена равнозарядных ионов Н+ на Na+ на основе закона действующих масс записывается следующим образом:
где кг/кг; кг/м3.
С учетом приведенных значений концентраций и константы равновесия получим:
(1.17)
Скорость потока жидкости
Фиктивную скорость жидкости в псевдоожиженном слое находят из уравнения, связывающего критерии Re, Аr с порозностью слоя [4]:
(1.18)
Порозность слоя в ионообменных аппаратах с псевдоожиженным слоем можно определить из данных эксплуатации промышленных ионообменных установок, согласно которым высота псевдоожиженного слоя в 1,5–2 раза превышает высоту неподвижного слоя. С учетом этих данных, принимая порозность неподвижного слоя = 0,4, получим интервал изменения порозности = 0,6–0,7. Принимаем порозность слоя в этом интервале: = 0,65.
Плотность частицы набухшего катионита:
кг/м³.
Критерий Архимеда:
Из уравнения (4.18) находим критерий Re:
Скорость жидкости:
м/с.
Диаметр аппарата:
м.
Принимаем D = 0,6 м.
Уточним значение скорости и Re:
м/с.
Значение порозности, соответствующее уточненному значению Re, получим из уравнения [4]:
(1.19)