Массообменные процессы. Никалаев Г.И - 50 стр.

вытеснения — для дисперсной. Такую же модель чаще всего                       Равновесие между фазами. При выражении концентраций в
применяют при расчете тарельчатых колонн. Экстракционные                 кг/м коэффициент распределения фенола между бензолом и водой
                                                                             3

колонны с подводом внешней энергии обычно рассчитывают на                при малых концентрациях фенола является практически
основе диффузионной модели, используя опубликованные                     постоянной величиной, при 25°С равной 2,22 [4]. Следовательно,
данные по коэффициентам продольного перемешивания.                       равновесие между фазами в данном случае определяется
                                                                         уравнением:
                     3.1.6. Размер отстойных зон
                                                                                                  y = mx + m0,
     Для разделения фаз экстракционные колонны имеют                     причем
отстойные зоны, которые обычно примыкают к рабочей зоне                                         т = 2,22, m0 = 0.
колонны и располагаются выше и ниже ее (верхняя и нижняя
отстойные зоны). Отстойная зона для сплошной фазы (при                         Расход экстрагента. Ввиду малой концентрации фенола
диспергировании более легкой фазы находится внизу) служит                изменением плотностей фаз и их расходов в процессе экстракции
для отделения уносимых ею мелких капель. Отстойная зона для              можно пренебречь. Так как в соответствии с уравнением (3.28) [6]
дисперсной фазы (при диспергировании легкой фазы находится               конечная концентрация в экстрагенте не может превышать
вверху) предназначена’ для того, чтобы капли могли                       концентрации, равновесной с концентрацией исходной смеси, то
коалесцировать перед выходом из аппарата. Время, необходимое             минимальный расход экстрагента, как следует из уравнения (3.4)
для коалесценции капель, можно рассчитать по уравнению:                  [6], будет равен:
              τкоал = 1,32 . 105(µcd/σ)(H/d)0,18(ρgd2/σ)0,32,   (3.30)                  V x (c х.н − с х.к )       0,001389 ⋅ (0,−0,06)
                                                                                 Vy =                          =                        = 0,000508 м3/с.
                                                                                        с (с х.н − с у .н )
                                                                                          *
                                                                                                                     2,22 ⋅ 0,3 − 0,01
где Н – высота падения капли перед ее попаданием на                                       у

межфазиую поверхность, где происходит коалесценция.                            Реальный расход экстрагента должен быть больше
     Расчет размеров отстойных зон лучше проводить на основе             минимального. Эффективность полых распылительных колонн
опытных данных, так как скорости отстаивания и коалесценции              обычно невелика (ввиду большого продольного перемешивания в
капель зависят от ряда трудно учитываемых факторов, например             сплошной фазе) и, как правило, не превышает одной
от присутствия примесей поверхностно-активных веществ.                   теоретической ступени. Поэтому в данном случае определим
        3.2. Пример расчета распылительной колонны                       расход экстрагента, исходя из условия, что необходимое число
                                                                         теоретических ступеней должно быть близко к единице. Ввиду
     Задание на проектирование. Определить размеры                       малых концентраций фенола изменением расходов фаз в
распылительной колонны для извлечения фенола из воды                     экстракторе можно пренебречь и, следовательно, число
экстракцией бензолом при следующих условиях: расход исход-               теоретических ступеней можно рассчитать по уравнению (3.23) [6].
ной смеси V0 = 0,001389 м3/с (5 м3/ч); начальная концентрация
                                                                         Например, если расход экстрагента в два раза больше
фенола в воде cx н = 0,3 кг/м3; конечная концентрация фенола в           минимального (0,001016 м3/с), то конечная концентрация фенола в
воде cx к = 0,6 кг/м3; начальная концентрация фенола в                   нем, в соответствии с уравнением (3.4) [6] составит:
экстрагенте cу н = 0,01 кг/м3; температура в экстракторе – 25°С.               су.к = су.н + (Vх/Vy)(сх.н – сх.к) = 0,01 + (0,001389/0,001016) х
                                                                                                  х (0,3 – 0,06) = 0,338 кг/м3.
                                   96                                                                                    97