Расчет вертикального экстрактора

Цель работы: Приобретение навыков расчета процессов и аппаратов для экстракционной очистки сточных вод.

Вводная часть.

Экстракция – это избирательное извлечение компонента из жидкости (рафинада) с помощью жидкого растворителя (экстрагента). Фазу, которая обогащается веществом загрязнителя, называют экстрагентом –до контакта, и экстрактом – после контакта.

Одним из условий процесса экстракции являются взаимная нерастворимость и достаточная разность плотностей фаз (рафинада и экстрагента).

Жидкостная экстракция состоит из ряда технологических операций:

- контактирования очищаемой жидкости с экстрагентом;

- переноса компонента из одной фазы в другую;

- разделения фаз;

- регенерации экстрагента.

Экстракторы бывают горизонтальные и вертикальные, непрерывные и периодические, одноступенчатые и многоступенчатые, перекрестноточные и противоточные, с подводом механической энергии (для контакта фаз) и без подвода механической энергии и т.д.

Простейшим типом экстрактора является распылительная вертикальная колонна с непрерывным контактом фаз (рисунок 2.1). В полую вертикальную цилиндрическую колонну сверху подается сточная вода, снизу с помощью диспергатора распыляется (в виде капель) экстрагент, плотность которого меньше плотности воды. Противоточное движение фаз обеспечивается силой тяжести, т.е. различием плотности фаз (движущая сила). Образовавшиеся капли проходят рабочую зону, извлекают загрязняющее вещество и собираются в верхнем отстойнике.

Вывод легкой фазы из верхней отстойной зоны не вызывает затруднений, избыток жидкости сливается через патрубок. Вывод тяжелой фазы требует специальной регулировки, в противном случае с нижней части может вылиться вся жидкость. Наиболее простым устройством является флорентийский сосуд, принцип работы, которого основан на уравновешивании столбов жидкостей (сообщающие сосуды), выводимых потоками легкой и тяжелой фаз

Требования к экстрагенту:

- минимальная взаимная растворимость с рафинадом;

- высокая избирательность;

- высокий коэффициент распределения и большая емкость;

- достаточное отличие плотности по сравнению с рафинадом;

- доступность, дешевизна, легкость регенерации;

- не токсичность, взрывобезопасность, минимальные коррозионные действия.

Экстракция является эффективной при высоком содержании в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность. Наиболее широко применяется для очистки сточных вод предприятий по термической обработке твердых топлив (углей, сланцев, торфа), содержащих значительное количество фенолов.

Методика расчета

1. Фактор экстракции:

Ψ= , (2.1)

где С_вх и С_вых – входная и требуемая выходная (ПДК) концентрация загрязняющего вещества в сточной воде.

2. Объемный расход экстрагента:

, м³/ч, (2.2)

где Q_СВ – расход сточной воды, м³/ч;

m - коэффициент распределения.

3. Концентрация извлеченного вещества в экстракте (при исходном чистом экстрагенте):

, мг/л. (2.3)

4. Требуемая степень экстракции:

. (2.4)

5. Поперечное сечение аппарата:

, м², (2.5)

где w – скорость потока, м/с. В расчетах w=0,02 м/с.

6. Диаметр колонны:

, м. (2.6)

7. Высота колонны: H=(5-7)D, м. (2.7)

8. Высота вывода ТФ (из уравнения сообщающих сосудов):

, м, (2.8)

где и – плотности ЛФ и ТФ (воды), =1000 кг/м3;

и – высоты ЛФ и ТФ (рисунок 2.1). Принимая, что , можно задать или (например, =H/7) и рассчитать высоту вывода ТФ.

Таблица 2.1 - Исходные данные (варианты).

Номер варианта	Загрязняющее вещество	Экстрагент	, кг/м3	m	QСВ, м3/ч	Свх, мг/м3	Свых, мг/м3
	Фенол	Толуол					0,1

Поиск по сайту: