Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 [ 108 ] 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

фаз осуществляется через специальные каналы во вращающемся валу 2. Оптимальная величина частоты вращения обычно составляет 600-1200 об/мин. В ранних моделях таких экстракторов применяли ленту, навитую в виде спирали (около 30 витков) и образующую каналы прямоугольного сечения для прохода жидкостей. В этих каналах жидкости движутся противотоком и приходят в тесный контакт друг с другом. В экстракторах последних моделей установлены перфорированные концентрические цилиндры 5 с отверстиями или щелями, служащими для прохода обеих жидкостей.

В последние годы в центробежных экстракторах нашла применение насадка со струйным истечением фаз (см. рис. IX-27, б), которая характеризуется лучшими показателями по производительности и разделительной способности. Эта насадка состоит из элементов, обеспечивающих сбор и истечение обеих фаз навстречу одна другой. После контактирования фаз они расслаиваются. Легкая фаза собирается в вершинах конусообразных элементов и вытекает через отверстия в противоток тяжелой фазе, истекающей через отверстия в основании конусообразных элементов.

Основным преимуществом центробежных экстракторов является возможность разделения систем, имеющих малую разность плотностей, и жидкостей, склонных к образованию эмульсий. Вследствие очень малой удерживающей способности эти машины применяются в процессах очистки нефтепродуктов, отделения фенола от аммиачных вод коксохимической промышленности, при экстракции урана, очистке растительных масел.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ЭКСТРАКЦИОННЫХ АППАРАТОВ

При помощи треугольной диаграммы или диаграммы X-Y определяется число теоретических ступеней контакта N, необходимое для получения продуктов заданного состава. Расчет базируется на допущении о достижении состояния равновесия в каждой ступени. В реальных условиях система обычно не достигает состояния равновесия, поэтому действительное число ступеней экстракции будет большим и определяется по уравнению

где Т1 - эффективность контактной ступени, зависящая от типа контактного устройства, скоростей фаз, их физико-химических свойств, гидродинамического режима работы аппарата и других факторов. Для экстракторов типа смеситель-отстойник эффективность контактной ступени составляет Т1 = 0,750,95, для колонных экстракторов с ситчатыми тарелками Л = 0,250,45.

Расчет размеров экстракторов типа смеситель-отстойник основан на закономерностях процессов перемешивания и отстаивания, рассмотренных в соответствующих главах.

Для экстракторов колонного типа с насадкой расчет высоты насадки нас проводят по уравнению

где Лз - высота насадки, эквивалентная одной теоретической ступени.

Для большинства экстракционных колонн с насадкой Л, = \,53 м. Однако в большинстве случаев величину определяют экспериментально.

Общая высота экстракционной колонны определяется с учетом высоты отстойных зон в верхней и нижней частях колонны для.рафинатного и экстрактного растворов.

Движение потоков легкой и тяжелой фаз в насадочных экстракционных колоннах характеризуется теми же основными закономерностями, что и для системы пар (газ) - жидкость, которые были рассмотрены ранее. При противоточном движении массообмениваю-щихся потоков с увеличением скорости движения восходящей легкой фазы увеличивается сопротивление движению нисходящей тяжелой фазы, возрастает удерживающая способность насадки, приводящая к явлению подвисания тяжелой фазы и захлебыванию колонны.

Особенность работы таких экстракционных колонн заключается в том, что обе фазы жидкие и поэтому значения вязкости и плотности фаз различаются значительно меньше, чем для системы пар (газ)-жидкость. В соответствии с общими представлениями о противоточном движении двух фаз, развитыми в работах А.Г. Касаткина, А.Н. Плановского, В.В. Кафа-рова и других исследователей, расчет предельных скоростей фаз в насадочных колонных экстракторах можно проводить по уравнению

У = 1,2е", (XI. 13)

W, - скорость движения сплошной фазы, м/с; / - удельная поверхность насадки, mVm; е -относительный свободный объем иасадки, м/м; Рр р,, Др - соответственно плотности тяжелой и легкой фаз и их разность, кг/м; ц, ц. - вязкости сплошной фазы и воды, м/Па-с; o,.j, о,,, - поверхностные натяжения на границе соответственно сплошной и дисперсной фаз, сплошной фазы и воды, дисперсной фазы и воды, Н/м; Сд/Сс ~ отношение массовых потоков дисперсной и сплошной фаз.

Обычно ДЛЯ расчета поперечного сечения экстракционной колонны скорость сплошной фазы с некоторым запасом принимают равной 80 % величины, полученной по уравнению (IX. 13).

В случае очистки избирательными растворителями площадь поперечного сечения колонны можно определить по уравнению

где V - сумма объемов сырья и растворителя, м/ч; - допустимая объемная скорость, м/(м-ч).

В зависимости от конструкции колонного экстрактора и применяемого растворителя обычно величина V„„ принимается в пределах 2040 mV(m2-4).

При гидравлическом расчете ситчатых тарелок необходимо определить высоту слоя дисперсной фазы, образующегося на тарелке, если в дисперсном состоянии находится тяжелая фаза, или под тарелкой, если в дисперсном состоянии находится легкая фаза (рис. IX-28). Высота слоя определяется напором, необходимым для прохождения дисперсной фазы через тарелку 1. Без учета смачиваемости величину Л можно определить как сумму следующих сопротивлений:

h = Л, + + hy,

где Л, - напор, затрачиваемый на преодоление сопротивлений при тече-328

Рис. IX-28. Схема ситчатой тарелки экстракционной колонны:

) - ситчатая тарелка; 2 - переливной патрубок. Потоки: ЛФ - легкая фаза; ГФ - тяжелая фаза

rnf £ ё

НИИ дисперсной фазы сквозь тарелку, м; Л2 ~ напор, затрачиваемый на трение при движении сплошной фазы в переливных патрубках, м; Л3 - потеря напора на сжатие и расширение сплошной фазы при прохождении через переливные патрубки, м.

Величины сопротивлений определяются по уравнениям

1--7 Т

h,=X-

d 2д Др

2sr р.

где Нод - скорость движения дисперсной фазы через отверстия тарелки, м/с; - скорость движения потока сплошной фазы в переливных патрубках, м/с; С - коэффициент скорости при истечении, С = 0,5-ь0,7; X - коэффициент трения при движении потока в трубе; Рд, р,. Ар - соответственно плотности дисперсной и сплошной фаз и их разность, кг/м.

Уровень жидкости Л под тарелкой не должен опускаться ниже нижнего обреза переливных патрубков, т.е. должно выполняться условие (см. рис. IX-28)

Л </-Л.