ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пример расчета ротор но-ди сков ого экстрактора из "Основные процессы и аппараты химической технологии" Здесь рассмотрим расчет только экстракторов. Методы расчета аппаратов для других массообменных и тепловых процессов, которые могут протекать при регенерации экстрагента, а также методы подбора вспомогательного оборудования рассмотрены в гл. I—III, V, VI. [c.141] Условия равновесия. При выражении концентраций в кг/м коэффициент распределения фенола между бензолом и водой при малых концентрациях фенола является практически постоянной величиной, при 25 °С равной 2,22 [11 ]. Следовательно, равновесие между фазами в данном случае определяется уравнением (III.2), причем т = 2,22, = 0. [c.141] Диаметр колонны. Основная трудность расчета диаметра распылительных колонн заключается в том, что для определения скоростей захлебывания нужно знать размеры капель и скорости их осаждения. Размеры капель зависят от скорости дисперсной фазы в отверстиях распределителя. Последняя же зависит от числа этих отверстий, а число отверстий, необходимое для равномерного распределения дисперсной фазы, зависит от диаметра колонны. [c.142] Для расчета диаметра колонны воспользуемся тем обстоятельством, что в химической промышленности используется стандартный ряд диаметров колонных аппаратов. Так как расчетный диаметр колонны необходимо округлять до стандартного, то нет необходимости в определении скоростей захлебывания с большой степенью точности. Поэтому расчет диаметров колонн можно проводить на основе ориентировочных размеров капель, вычисленных по уравнениям (УП1.14) и (УП1.15), в которые не входит скорость истечения. Исходной величиной для расчета является диаметр отверстий распределителя дисперсной фазы. В промышленных условиях во избежание забивания отверстий размер их составляет не менее 3—5 мм. Рассчитаем колонну при диаметре отверстий распределителя дисперсной фазы о = 4 мм. [c.142] Выбираем внутренний диаметр колонны равным 0,5 м. Фиктивные скорости фаз в такой колонне будут равны и-v = W = = 0,707 см/с, Wy = W/ = 1,414 см/с. Колонна будет работать при нагрузке, составляющей 65 % от нагрузки при захлебывании. В данном случае диаметры колонны, определяемые из приближенных размеров капель для капельного и струйного истечения, одинаковы. Если бы они различались, то окончательный выбор диаметра колонны должен был бы проводиться после расчета распределителя и определения режима истечения дисперсной фазы. [c.142] Расчет распределителя дисперсной фазы. Работа распылительных колонн во многом определяется конструкцией распределителя дисперсной фазы. Он должен подавать в рабочую зону колонны достаточно малые капли, по возможности близкие по размерам, и обеспечить равномерное распределение капель по объему аппарата. При близких размерах капель время пребывания их в колонне не должно сильно различаться, и режим движения дисперсной фазы близок к режиму идеального вытеснения. Поэтому предпочтительнее капельный режим истечения, при котором образуются одинаковые капли (иногда наряду с однородными крупными каплями наблюдается образование капель—спутников значительно меньшего размера). [c.142] Для капель диаметром 7,68 мм получается практически такое же значение скорости свободного осаждения (0,122 м/с). [c.142] При числе отверстий п = 1500 скорость истечения (0,147 м/с) немного превышает критическую скорость. Следовательно, распределитель будет работать в начальной стадии струйного режима, когда образующиеся капли несильно отличаются по размерам. [c.143] Переходим к расчету высоты рабочей зоны экстрактора. [c.143] Поскольку высота колонны получилась отличной от Я = 5 м (которой задались при определении коэффициента массоотдачи в дисперсной фазе), расчет следует повторить. Принимая Я = = 8,21 м, получим Pj, = 1,93.10 м/с / /= 0,449-10 м/с Яо(/ = 2,28 м Я = 8,32 м. При повторении расчета высота колонны не меняется. Принимаем Я = 8,5 м. [c.143] Принимаем отстойные зоны одинаковыми, высотой 1,2 м. На рис. УП1.5 приведены основные размеры распылительной колонны, определенные в результате технологического расчета. [c.144] Низкая эффективность спроектированной колонны (высота, эквивалентная теоретической ступени, равна 8 м) обусловлена большим продольным перемешиванием в сплошной фазе (при расчете принято полное перемешивание). Если бы режим движения обеих фаз соответствовали идеальному вытеснению, необходимая высота рабочей зоны колонны составила бы около 1 м. [c.144] Принимаем диаметр отстойных зон равным 0,8 м. [c.144] Принимаем внутренний диаметр колонны равным 1 м. Фиктивные скорости фаз в такой колонне равны Wy= w = 0,354 см/с, Wx= W = 0,177 см/с. Суммарная скорость фаз составит 69 % от суммарной скорости фаз при захлебывании. [c.144] Так как Т 70, то капли не осциллируют. [c.145] При такой Н%х высота колонны должна быть равна Н = = 1,25-5,08 = 6,35 м. [c.146] Проводя расчет Н ох и Н несколько раз, до тех пор, пока значения этих величин в двух последовательных итерациях не станут практически равными, получим Яол = 1,15 м Я = 5,84 м. Так как расстояние между дисками равно 0,333 м, колонна такой высоты должна иметь 5,84/0,333 = 17,5 дисков. Принимаем число секций колонны равным 18 следовательно, высота ее рабочей зоны будет составлять 18-0,333 = 6 м. [c.146] Результаты расчета высоты колонны свидетельствуют о зна чительном продольном перемешивании в роторно-дисковых экстракторах. Вследствие продольного перемешивания необходимая высота рабочей зоны увеличивается в 3 раза. [c.146] Сравнивая результаты расчета роторно-дисковой и распылительной экстракционных колонн, можно отметить гораздо боль. Шую эффективность первой число теоретических ступеней при заданных концентрациях фаз равно около 2,6 и, следовательно, ВЭТС 2,3 м, в то время как для распылительной колонны ВЭТС 8 м. Однако производительность распылительного экстракта гораздо больше диаметр его при тех же расходах вдвое меньше. [c.146] Вернуться к основной статье