MavU: Ekstraksiya jarayonining hisobi. Rotorli ekstraktor

MavU: Ekstraksiya jarayonining hisobi. Rotorli ekstraktor
MavU: Ekstraksiya jarayonining hisobi. Rotorli ekstraktor.
Reja.
1. Kirish.
1.1. Adabiyotlar sharhi.
1.2. Umumiy tushunchalar.
1.3. Ekstragentlarni tanlash.
2. Asosiy qism.
2.1. Suyuqlik- Suyuqlik sistemalarining muvozanati.
2.2. Ekstraktorlar konstruksiyalari.
2.3. Ekstraksiya jarayonida massa o‘tkazish
3. Amaliy qism
3.1. Ekstraktorlarni hisoblash.
4. Xulosa.
5. Foydalanilgan adabiyotlar.
Kirish.
«Suyuqlik-suyuqlik» sistemalarida eritma yoki qattiq jismlar
tarkibidan bir yoki bir necha komponentlarni maxsus suyuqlik (erituvchi)
yordamida ajratib olish jarayoni ekstraksiyalash deb nomlanadi. Shuni
alohida ta’kidlash kerakki, erituvchi aralashmada erimaydi, lekin
ekstraksiyalanayotgan komponent eritadi.
Ma’lumki, ekstraksiya jarayoni 2 xil bo‘ladi: 1) suyuqliklarni ekstraksiyalash; 2) qattiq materiallarni ekstraksiyalash.
Tarkibida tarqatuvchi modda M bor boshlang‘ich eritma G‘ va erituvchi E
lar ekstraktorga yuklanadi. Biror eritma tarkibidagi komponentlarni ajratib olish uchun qo‘llaniladigan suyuqlik ekstragent (E ) deb nomlanadi.
Fazalar o‘rtasida massa almashinish jarayoni ularning bevosita to‘qnashuvi
tufayli yuz beradi. Ekstraksiya natijasida hosil bo‘lgan suyuq aralashma
ajratgichga yuboriladi va u yerda ekstrakt (E ) va rafinat (K ) ga ajratiladi.
Suyuq aralashmani ekstrakt va rafinatga ajratish uchun tindirish ,
separatsiyalash, sentrifugalash yoki boshqa mexanik jarayonlar qo‘llaniladi.
Ekstrakt tarkibidagi zarur komponent (mahsulot) ajratib olinadi,
rafinatdan esa ekstragent qayta tiklanadi.
Ekstraksiya jarayoni turli xil konstruksiyali qurilmalarda
ekstraktorlarda o‘tkaziladi.
Jarayon tahlili shuni ko‘rsatadiki, bu jarayon ham rektifikatsiya kabi
eritmalarni ajratish uchun ishlatiladi. Agar, rektifikatsiya jarayoni
issiqlik ta’sirida olib borilsa, ekstraksiya uchun esa - uning zarurati yo‘q.
Rektifikatsiyada komponentlarga ajratish ularning turli uchuvchanligiga
bog‘liq. Agar, eritma komponentlarining qaynash temperaturalari bir
biriga juda yaqin bo‘lsa, ekstraksiya jarayonidan foydalanish yuqori samara
beradi. Lekin, eksgragentning zichligi, suyuq aralashma zichligidan yetarli
darajada farq qilishi va kam bo‘lishi kerak.
Ekstraksiya jarayonidan kimyo, neftni qayta ishlash, neft kimyosi,
oziq-ovqat, farmatsevtika va sanoatning boshqa sohalarida keng miqyosda
foydalaniladi. Bu jarayon xilma-xil organik va neft—kimyo sintez mahsulotlarini toza holda ajratib olish, nodir, kamyob va tarqoq elementlarni
Adabiyotlar sharxi.
1.1 Umumiy tushunchalar.
G‘ovaksimon qattiq jism tarkibidan bir yoki bir necha komponentlarni ajratib olish jarayoni ekstraksiyalash deb ataladi.
Qatgiq jismdan bir yoki bir necha komponentni selektivlik qobiliyatiga ega bo‘lgan erituvchi yordamida ajratib olish jarayoni eritish deb nomlanadi. Ushbu jarayon ekstraksiyalash jarayonining xususiy holatdir
Kimyo, oziq-ovqat va boshqa sanoatlarda juda ko‘p kapillyar-g‘ovakli jismlar eritish jarayoni yordamida qayta ishlanadi.
Ekstraksiyalash ishqor,kislota, tuzlar, qand, o‘simlik moylar, sharbatlar, vitaminlar, turli dorilar, rangli va nodir metallar va hokazolarni olishda ishlatiladi.
Ekstraksiyalash jarayonida kerakli komponent qattiq fazadan diffuziya yo‘li orqali suyuqlik fazaga o‘tadi.
Buning uchun shu komponentni eritadigan tegishli erituvchi tanlab olinishi kerak. Shuni alohida ta’kidlash kerakki, ekstraksiyalash va eritish jarayonlari «qattiq jism - suyuqlik» sistemasida olib boriladi.
Ekstraksiyalash 2 bosqichda o‘tadi:
1) komponentning qattiq jismlar ichki qismidan tashqi yuzasiga diffuziya yo‘li bilan o‘tishi;
2) komponentning diffuziya jarayoni tufayli qattiq jism yuzasidan chegaraviy qatlam orqali suyuqlik fazaga o‘tishi. Bu jarayon noturg‘un bo‘lib, vaqt bo‘yicha o‘zgaradi.
Eritish jarayonining tezligi faqat ikkinchi bosqichning qarshiligiga bog‘liq, chunki birinchi bosqichda qarshilik umuman bo‘lmaydi. Shuning uchun, eritish jarayoni ekstraksiyalashga qaraganda ancha tez boradi.
Sanoat texnologik jarayonlarida erituvchilar sifatida kuyidagi suyuqliklar ishlatiladi: suv - qand lavlagidan shakarni, hamda kofe, choyni ekstraksiyalash uchun; spirt va spirt-suvli aralashmalar liker - aroq damlamasi va pivo alkogolsiz ichimliklar ishlab chiqarish sanoatida; benzin, trixloretan, dixloretan yog‘ va efir moylarini ishlab chiqarishda.
Undan tashqari, suv va ayrim noorganik kislotalarning eritmalari ham, erituvchi sifatida ishlatiladi. Bunday jarayonlar ishqorlanish deb nomlanadi.
Ishqorlanish mineral xom ashyolarni kimyoviy qayta ishlash yo‘li bilan qimmatbaho komponentlarni olish uchun qo‘llaniladi.
Eritish jarayoni texnologik sxemalarida filtrlash, bug‘latish va kristallash kabi jarayonlardan avval ishlatiladi va u birinchi bosqich bo‘lib hisoblanadi.
Eritish jarayoni statikasi va kinetikasi
Jarayonning mexanizmi shundaki, erituvchi qattiq jism g‘ovaklariga kirib boradi va ajratilishi kerak bo‘lgan moddani eritadi. Eritilgan moddaning kimyoviy potensiali va uning qattiq jismdagi kimyoviy potensialiga tenglashganda erish jarayoni muvozanat holiga keladi.
To‘yinish holatiga oid eritmaning konsentratsiyasi eruvchanlik deb ataladi.
Qattiq jismning tashqi yuzasidagi muvozanat qisqa vaqt ichida o‘rnatiladi. Shuning uchun, massa almashinish jarayonlarni tahlil qilishda, "qattiq jism - erituvchi” sistemasining fazalararo yuzasidagi konsentratsiyasi to‘yingan eritma konsentratsiyasi Uto‘s ga teng deb qabul qilinadi.
1.2 Ekstragentlarni tanlash.
Suyuqlik aralashmasidan kerakli komponentli ajratib olinadigan modda erituvchi yoki estragent deb ataladi.
Erituvchilarga bir qator talablar quyiladi.
1.Kerakli komponentga nisbatan tanlab tasir qilish xususiyatiga ega bo‘lishlik.
2.Erituvchining kerakli komponenti o‘zida eritib, yutib yuborish qobiliyati.
Z.Erituvchi tarkibida yutilgan komponentli yengil ajratib olish ya’ni reeks-traksiyalash imkoniyati borligi.
4.Fazalarning qatlamlarga oson ajralishi.
5.Erituvchi bilan ishlash xavfsiz bo‘lishligi uchun, u zaharli, uchuvchan, portlab ketish xossalariga ega bo‘lmasligi kerak.
6.Saqlash va ish jarayonida parchalanib ketmaslik.
7.Narxi arzon.
8.Oson topiladigan, ya’ni kamyob bo‘lmasligi kerak.
9.Erituvchining zichligi ekstraksiyalanishi lozim bo‘lgan suyuqlik zichligidan kam bo‘lishi shart.
Suyuqliklarni ekstraksiyalashni o‘rganishda tarqalish koeffitsiyenti va ajralish omili tushunchalaridan foydalaniladi.
Ekstrakt tarkibidagi kerakli komponentning muvozanat holatidagi konsentratsiyani ushbu komponentning rafinatdagi muvozanat konsentratsiyasiga nisbatan tarqalish koeffitsiyenti deb ataladi.
Asosiy qism
2.1 Suyuqlik- Suyuqlik sistemalarining muvozanati.
Bir suyuqlik fazadan ikkinchisiga tarqaluvchi moddaning o‘tishi muvozanat holati o‘rnatilguncha davom etadi, ya’ni fazalarda kimyoviy potensiallar tenglashgunga qadar. Faraz qilaylik, jarayonda uchta komponent (K - 3) va ikkita faza (F = 2) qatnashmoqda. Unda, fazalar qoidasiga binoan erkinlik darajasi S = 3. Lekin, odatda ekstraksiya jarayonida temperatura va bosim bir xil qilib ushlab turiladi.
Bunday, ekstraksiyalash sistemasining erkinlik darajasi 1 ga teng bo‘ladi.
Demak, muvozanat holatida bir fazadagi tarqaluvchi modda konsentratsiyasiga, ikkinchi fazadagi ma’lum bir konsentratsiya to‘g‘ri keladi.
Ekstraksiya jarayonidagi muvozanat tarqalish koeffitsiyenti (r bilan xarakterlanadi, ya’ni ekstrakt va rafinatlardagi tarqaluvchi modda muvozanat konsentratsiyalarning nisbatiga teng.
Bertlo-Nernst qonuniga bo‘ysunadigan suyultirilgan eritma uchun o‘zgarmas temperaturada tarqalish koeffitsiyenti Bunday hollarda muvozanat to‘g‘ri chiziq ko‘rinishida bo‘ladi: U»=Agar, ikkala suyuqlik fazalar bir - birida erimasa, har bir fazani ikki komponentli eritma deb hisoblasa bo‘ladi. Bunday holatlarda ekstraksiya jarayoni boshqa massa almashinish jarayonlari kabi u-x koordinatalarida tasvirlash mumkin.
2.2 Ekstraktorlar konstruksiyalari.
Ma’lumki, ekstraksiyalash jarayonlarida massa o‘tkazishning samaradorligi massa berish yuzasi va o‘rtacha harakatga keltiruvchi kuchga to‘g‘ri proporsional. Ekstraktorlarda massa almashinish yuzasini oshirish maqsadida suyuq fazalardan biri tomchi holida purkaladi.
Dispers va dispersion fazalar o‘rtasida massa o‘tkazish jarayoni sodir bo‘ladi.
Ekstraktorda yuqori harakatga keltiruvchi kuchga erishish uchun jarayondagi oqimlar ideal siqib chiqarish sharoitida o‘zaro to‘qnashishi tashkil etiladi. Buning uchun ekstraksiyalash jarayoni yupqa qatlamda nasadkali, markazdan qochma ekstraktorlarda ularni seksiyalash yoki ko‘p pog‘onali seksiyalangan qurilmalarda olib boriladi.
Jarayon tashkil etilishiga qarab ekstrakgorlar davriy va uzluksiz prinsipda ishlaydigan bo‘ladi.
Jarayonda qatnashayotgan fazalar to‘qnashuviga qarab ekstraktor 3 guruhga bo‘linadi: aralashtirib tindiruvchi; differensial kontaktli va pog‘onali yoki seksiyali.
Aralashtirib — tindiruvchi ekstraktorlar bir necha pog‘onadan iborat bo‘lib, ulardan har biri tarkibida aralashtirgich va ajratkich bo‘ladi.
Tashqaridan berilayotgan energiya hisobiga aralashtirgichda suyuqlik fazalaridan biri tomchi holida purkaladi va natijada dispersion faza hosil bo‘ladi.
Tomchi holidagi dispersion faza dispers fazada tarqaladi.
Dispers faza sifatida yengil faza ham yoki og‘ir faza ham bo‘lishi mumkin.
Ajratkich sifatida tindirgichni ham ishlatish mumkin. Zamonaviy qurilmalarda esa, uning o‘rniga separator ishlatiladi.
Separatorda emulsiya rafinat va ekstraktga ajratiladi.
Differensial — kontaktli ekstraktorlar fazalar o‘rtasidagi to‘qnashishni uzluksiz va ulardagi konsentratsiyalarining asta-sekin, uzluksiz o‘zgarishini ta’minlaydi.
Bu turdagi qurilmalarda fazalarning bo‘ylama siljishi hisobiga ideal siqib chiqarish qurilmasiga qaraganda o‘rtacha harakatga keltiruvchi kuch birmuncha past bo‘ladi.
Ekstraktorda energiya sarflanish turiga qarab, tashqi energiya hisobiga va bunday energiyasiz qurilmalarga bo‘linadi.
O‘zaro ta’sirda bo‘lgan fazalarga tashqi energiya aralashtirgich, tebratkich va pulsatorlar yordamida uzatiladi.
Pog‘onali (seksiyali) ekstraktorlar alohida seksiyalardan tarkib topgan bo‘lib, ularda fazalar konsentratsiyalari notekis, sakrab-sakrab o‘zgaradi.
Ayrim hollarda har bir seksiyada konsentratsiyalar maydoni ideal siqib chiqarish qurilmasiga yaqinlashib qoladi. Shunday bir necha seksiyadan tashkil bo‘lgan ekstraktor ideal siqib chiqarish qurilmasi deb hisoblanishi mumkin.
Tarelkali ekstraktorlar turli konstruksiyadagi elaksimon tarelka na quyilish moslamasi bor kolonnali qurilmadir (. O‘zaro qarama qarshi yo‘nalishdagi fazalar oqimlarining har bir tarelkada to‘qnashishi tufayli ro‘y beradi.
Fazalardan biri tarelka teshiklari orqali o‘tib mayda tomchilarga parchalanadi.
Yaxlit faza tarelka bo‘ylab harakatlanadi va quyilish patrubkasi orqali keyingi tarelkaga o‘tadi va jarayon shu yo‘sinda qaytariladi.
Mayda tomchi holatidagi suyuqlik dispers faza deb. qurilmaning butun hajmini egallagan suyuqlik esa, dispersion (yaxlit) faza deb nomlanadi.
Tarelkada tomchilar birlashib, uning osti yoki ustida yaxlit suyuqlik qatlamini hosil qiladi.
Qurilmani seksiyalash, jarayonni harakatga keltiruvchi kuchni ortishiga olib keladi.
Tarelka teshiklaridagi dispers fazaning tezligi oqimchali rejim hosil bo‘lish shartidan aniqlanadi. Tomchili rejimdan oqimchali rejimga o‘tish paytidagi kritik tezlik tarelka teshiklariga bog‘liq, ya’ni:
Turg‘un oqimchali rejimda ekstraktor samarali ishlashi uchun tezlik kritik tezlikdan 20% ko‘p bo‘lishi kerak.
Dispers fazadagi massa berish koeffitsiyentini aniqlash uchun kuyidagi formulani tavsiya etish mumkin:
N u d = 0,064 R e 0M P r ° 5 (5.151)
bu yerda = P(/d-,/Da -diffuzion Nusselt kriteriysi (7Vdispers fazadagi massa berish koeffitsiyenti); d3 - tomchining ekvivalent diametri; Dd - dispers fazadagi diffuziya koeffitsiyenti); Re = Wmax-dj/v,. - tomchi uchun Reynolde kriteriysi (wmax -yaxlit fazadagi tomchining nisbiy tezligi; vc yaxlit fazaning kinematik qovushoqligi); Rgd = uMarkazdan qochma ekstraktorlar. Agar, ekstraksiyalanayotgan modda parchalanib ketish xususiyatiga ega bo‘lsa, jarayonning davomiyligini maksimal darajada qisqartirish zarur bo‘lganda, bu turdagi ekstraktorlar qo‘llaniladi.
Ma’lumki, markazdan qochma ekstraktorlarda jarayon maksimal tezlik bilan amalga oshiriladi. Eritma va erituvchi zichliklari orasida farq juda kichik bo‘lganda ham, bunday ekstraktorlarni qo‘llash maqsadga muvofiq.
Bu turdagi ekstraktorlar - trubali, kamerali va yupqa qatlamli bo‘ladi. 5.60-rasmda trubali, markazdan qochma ekstraktor sxemasi keltirilgan.
Ekstraktor silindrik baraban 3 dan iborat bo‘lib, ichiga qaytaruvchi disk 7 lar o‘rnatilgan bo‘ladi. Qaytaruvchi disklar barabanni separatsion (I, III, V, VII) va ekstraksion (II, IV, VI) zonalarga bo‘ladi.
Og‘ir faza L kanal 2 va qo‘zg‘almas silindr 4 orqali ekstraktorning VI zonasiga uzatiladi. U yerdan og‘ir faza barabanning pastki qismidan yuqoriga ko‘tariladi va halqasimon to‘kish kanali 8 orqali chiqariladi.
Yengil faza G esa, kanal 6 orqali yuqori ekstraksion zona II ga uzatiladi.
Og‘ir faza L ga qarama-qarshi yo‘nalishda harakat qilib, qurilmaning pastki qismidagi to‘kish kanali I orqali chiqariladi.
Jarayon natijasida ekstraksion zonalarda hosil bo‘lgan emulsiya teshikli, qaytaruvchi disklar orqali o‘tish paytida birinchi bor ajratiladi.
Emulsiyaning to‘liq fazalarga ajratilishi markazdan qochma kuch ta’sirida separatsion zonalarda sodir bo‘ladi.
Pulsatsiya tebranishlari ta’siri ostida suyuqlik oqimining Turbulentligi va fazalarning tomchilarga parchalanishi ortadi.
Bu hol o‘z navbatida tarelkali yoki nasadkali ekstraktorlarda massa almashinish jarayonining o‘sishiga olib keladi.
Pulsatsiyali ekstraktorning ishlash rejimi pullsatsiyalar intensivligiga bog‘liq bo‘lib, amplitudaning chastotaga ko‘paytmasi bilan xarakterlanadi.
Agar, pulsatsiya intensivligi kichik bo‘lsa, yengil faza og‘ir fazada yoki og‘ir faza yengilda galma-gal tarqaladi.
Ichi bo‘sh (purkovchi) kolonnalar. Bu turdagi ekstraktorlar og‘ir suyuqlik L bilan to‘ldiriladi va u biror wc tezlik bilan qurilmada harakatlanib, to‘kish shtutseridan chiqib ketadi (5.56-rasm).
Yengil faza G qurilmaga purkagich orqali tomchi holatida uzatiladi va pastga qarab tezlik bilan tushadi.
Ekstraktorning tepa qismida tomchilar birlashadi va yaxli! suyuqlik qatlami hosil bo‘ladi va u qurilmaning tepa ptgutseri orqali chiqib ketadi.
Tomchining nisbiy harakat tezligi w0 ni rejimga qarab cho‘kish tezligi tenglamasi (3.21) orqali topish mumkin.
Qurilma devoriga nisbatan tomchilar siljishining tezligi nisbiy w0 tezlik va yaxlit faza harakatining chiziqli tezligi wc ying farqi sifatida aniqlash mumkin: wM = w o wc
Agar, dispers (yaxlit) faza bo‘yicha qurilmaning yuklamasi ortib ketsa, tomchilar tezligi wg = 0 bo‘lgan hol sodir bo‘lishi mumkin.
Bunday hollarda qurilmada dispers faza yig‘ilib qoladi.
Ekstraktorning ishchi zonasida dispers fazaning yig‘ilishi, uning o‘tish yo‘lini torayishiga olib keladi. Natijada, ushbu fazaning tezligi ortib ketadi va u ishchi zonadan dispers faza tomchilarini olib chiqa boshlaydi.
Fazalarning qarama-qarshi harakati buziladi va ekstraktor tikilib boshlaydi.
2.3 Ekstraksiya jarayonida massa o‘tkazish
Ekstraksiya jarayonining kinetik qonunlari massa o‘tkazishning asosiy
qonunlari bilan belgilanadi.
Uchburchakli diagrammada
muvozanat chizig‘ini
tasvirlash.
Fazalar to‘qnashish yuzasini oshirish maqsadida ulardan bittasi tomchi
holida purkaladi. Natijada, bir suyuqlik faza qurilmaning butun hajmida
yaxlit joylashadi, ikkinchisi esa tomchi holida bo‘ladi. F azalarning
birinchisi dispersion, tomchi holatidagisi esa - dispers faza deb nomlanadi.
SH unday qilib, ajratilishi zarur bo‘lgan komponent dispersion faza
ichidan tomchining yuzasiga, keyin esa, uning tarkibiga yoki tegishli
komponent tomchining ichidan chegaraviy (ajratuvchi) yuza orqali dispersion
(yaxlit) fazaga o‘tadi. Jarayon tezligi fazadan fazaga o‘tgan modda miqdori
bilan xarakterlanadi.
Tomchi ichida massa o‘tkazish asosan molekulyar va konvektiv diffuziya
yo‘li bilan ro‘y beradi. Tomchi ichida sirkulyatsiya hisobiga konveksiya paydo
bo‘ladi. J jarayon mobaynida tomchining shakli va o‘lchami bir necha marta
o‘zgaradi. Buning oqibatida fazalar orasidagi o‘zaro ta’sir yuzasi bir necha
bor yangilanadi.
Ekstraksiya jarayonlarida massa almashinishni ifodalash uchun
F ikning 2-qonunidan foydalaniladi.
Umumiy holatda, ya’ni dispersion (yaxlit) va dispers fazalardagi
diffuzion qarshiliklarni inobatga olmaslikni iloji bo‘lmaganda,
massaning ikkala fazada tarqalishi hisobga olinadi.
M assa berish koeffitsiyentlarini hisoblashda ushbu formuladan
foydalanish mumkin:
M = fic -&x№ F (5.144)
m = R d - U № F
bu yerda/Zs’a fy- dispersion va dispers fazalardagi massa berish koeffitsiyenti.
Ushbu koeffitsiyentlar kuyidagi kriterial formulalardan topiladi:
N u c = \ ,P - R ye ° /
M id = 3,75 -YU "3 •R ye l (5.145)
bu yerda Nue = pc-d/De dispersion faza uchun Nusselt kriteriysi; Res = wd/Dc
dispersion faza uchun Pekle kriteriysi; Dc dispersion fazadagi diffuziya
koeffitsiyenti, m2/s; d
3. Amaliy qism
3.1 Ekstraktorlarni hisoblash.
Benzin yordamida suvdagi fenol ajratib olinayotgan ekstraksiya jarayonini amalga oshirish uchun mo‘ljallangan rotor-diskli ekstraktorning asosiy o‘lchamlari kuyidagi sharoitlarda aniqlansin:
aralashma sarfi Vx= 0,001389 m 3/s;
- suvdagi fenolning boshlang‘ich konsentratsiyasi Cjg= 0,3 kg/m3;
- suvdagi fenolning oxirgi konsentratsiyasi St = 0,009 k g/m 3 (97%);
- ekstragent tarkibidagi fenolning boshlangich konsentratsiyasi Sun= 0,01 kg/m 3;
- ekstraktordagi temperatura
Vy = ud = 0,002778 m ’ / s ; t = 2,22;
r s = 9 9 7 k g /m 3 r d = % 14kg/m’;
juc = 0,894 mPa • s ; /l d = 0,6 m P a ■ s ;/ = 2 5 °S. t „ = 0 ;
A r =123 k g /m g
D c =1,05-1 O‘9 m 2/ s ;
D n =2-10 ’9l*2 /s ; <7 =0,0341 N/m; F3 = 0,382.
Rotor-diskli ekstraktorlarni hisoblashda faqat kolonnaning diametri va ishchi qismining balandligini aniqlash yetarli emas.
Shuning uchun uning ichki qurilmalarining o‘lchamlari (disk va stator halqalar diametrlari, disklar orasidagi masofa) va diskning aylanish chastotasini ham aniqlash kerak.
Rotor-diskli ekstraktorlarni hisoblash uchun 5.61 rasmda keltirilgan sxemadagi uslubdan foydalaniladi:
Ushbu uslubga binoan D j/D , D JD , h/D, hamda nDp nisbatlar boshlang‘ich ma’lumotlardir. Bu yerda D — kolonna diametri; Dp - disk diametri; Dc -stator halqasining ichki diametri; A — seksiya balandligi; l - rotor aylanish ining chastotasi.
Odatda, bunday ekstraktorlarda diskning diametri kolonna diametridan 1,5...2,0, seksiya balandligi esa 2-4 marotaba kichik bo‘ladi.
Qurilmaning ichki uskuna o‘lchamlari uchun kuyidagi nisbatlarni qabul qilamiz:
Bp. - I Be.-I A -L
D ~ 3 ’ D ~ 4 ’ D ~ 3
va nDp = 0,2 m /s sharoitda ishlayotgan ekstraktorning o‘lchamlarini hisoblaymiz.
Tomchilarning o‘rtacha diametrini aniqlash uchun seksiyalar (disklar) sonini bilish kerak. Shuning uchun seksiyalar sonini N = 20 deb qabul qilib olamiz va unda kuyidagi natijani olamiz:
^ , X7 (0,894 10~3) 0-3 -(0,0341) 0J p p p , p , , p7
d = 1 6 >7 ■ 0 f * - g97o.*’9 8 ] o.2 20oJ = 0,00203 m =2,03 mm
Bilqillab qolish davrida fazalarning umumiy soxta tezligi.
Mayda tomchilarning erkin cho‘kish tezligini topish uchun Adamarning tenglamasidan foydalansa bo‘ladi:
A r g d 2 (s a +/ls )w .. =6 (2 s s + 3-M L )
bu yerda n>ch - erkin cho‘kish tezligi; Ar - fazalar zichliklarining farqi; va s d —dispersion va dispers fazalar qovushoqliklari.
Yirik tomchilarni erkin cho‘kish tezligini hisoblash uchun kuyidagi empirik formuladan foydalanamiz:
2 < T < 70 da Q = (0,75 ■ T ) o l
T > 70 bo‘lganda Q = (22 T ) om
bu yerdaO ^ t |5 = 0,75 +ReG _ 4-A p - g - d 2 r ^3 sg
P S • 3r = r 8 M*s
bu yerda Parametr T=10 ga teng bo‘lsa, bu tomchilarning kritik diametriga mos keladi. Ushbu formulalar yordamida hisoblash w0 = 5,73 ekanligi kelib chiqadi.
Tomchilarning xarakteristik tezliklarini ushbu formulalardan aniqlaymiz;
f Dcll D J " U= 0,562; 1 - \ B l
{ D= 1 - = 0,556;
D^. + DpD’ D c - D pD0,6( 3 2 H — h — U 3 ,3 2 )2 f l )
2+4 3+0,6= 0,485
Demak, a = 0,485 va tomchilarning xarakteristik tezliklari quyidagiga teng bo‘ladi:
wxgp = a w 0 = 0,485 ■ 5,73 = 2,78 sm / s
Bilqillab qolish davridagi fazalarning soxta umumiy tezligi ushbu formuladan topiladi:
w = = (l - 4 • F6 + 7 • F62 - 4 - )• xar
= (l - 4 • 0,382 + 7 • 0.3822 - 4 • 0,382’ ) • 2,78 = 0,756 sm / s
Kolonnaning diametri va ichki uskunalarining o‘lchamlari.
Ushbu shart-sharoitda kolonnaning ruxsat etilgan minimal diametri kuyidagi qiymatga teng:
=\ 4 -(U d +Us ) __ 4 -(0,001389 + 0,002778) _
\tg-(m>d + w c ) \ 3,14-0,00756= 0,84 m
Kolonnaning ichki diametrini 1 m ga teng deb olamiz. Bunday kolonnada fazalarning soxta tezliklari:
wy = m>d = 0,354 sm /s; wy =wr = 0,177 sm /s ga tengdir.
Fazalar tezliklarining yig‘indisi ularning bilqillab qolish davridagi umumiy tezlikning 69% ni tashkil qiladi.
Ekstraktor ichki uskunalarining asosiy o‘lchamlari:
r D S\ 2D P = D- = 1 - ^ = 0,667 m;
D = Dk D jr i. \= !• — = 0,75 m ;
Ideal siqib chiqarish rejimiga to‘g‘ri keladigan suv fazasida massa o‘tkazish koeffitsiyenti va o‘tkazish birligi balandligini hisoblaymiz:
K = 1 I 1 1-1f 1 1 1
U , ’ t - fiJ 1,0,657-] O‘4 2,22 -0,0488-1 O‘4 J= 0,93-10 ’5 m/s
YA =w . 0,00177
K -a 0,93 -10~5 -500= 0,381 m
Ushbu jarayonda fazalarning sarflari umuman o‘zgarmaydi va fazalar orasidagi muvozanat to‘g‘ri chiziqli bog‘liqlik bilan ifodalanadi.
Shuning uchun o‘tkazish sonining birliklarini hisoblashda ushbu formuladan foydalanamiz:
t ■=Uu/Ux t - s x6+ t 0 uox
V.= 2 ,2 2 -2 = 4,44 1110 = 0.
4,44 , 2,22-0.3-0,1555 spo
N = —------In ----------------= 5,08“ 4 ,4 4 -1 2,22-0,009-0,01
Shunday qilib, ideal siqib chiqarish rejimida ikkala faza bo‘yicha kolonnaning ishchi balandligi
N = pox- N ox = 5,08 ■ 0,381 = 1,93 m
Bo‘ylama aralashishni hisobga olgan holda kolonnaning balandligini aniqlash uchun mavhum o‘tkazish soni birligini ketma — ket yaqinlashish usulidan foydalanamiz. Buning uchun avval Pekle kriteriysini ikkala fazalar uchun topamiz:
R ye - w y N - 0^00354 - 6,66
b>’ _ ~ 3 8 • 1 0 ~ 4= 6,2
R ye = n ^ = 0 M 7 7 ^ 6 6 =1766 , 6 9 ■ 1 0-4
Birinchi yaqinlashuvda fy va f x koeffitsiyentlar qiymatlarini aniqlaymiz:
l =J [ l - e x p ( - P e y ) \ ’
Pe„L [ l- e x p { - 6 ,2 )1 ’Y = ] ]92
j- = [] - exP (- P e x)\’ \ ’ = f; [l- ex p (-1 7 6 W \ ’ - 1> 06
IL=H„+— - + or ox .m-V . V. u J
66010^ 38-lCT^ =0,3 81+ - - - - + 0 2 2 5 2 - ^ - ^ ---- =0,94 fa
0,001771,06 0,003541,192 bu yerda m ■ Vy 2,22 ■ 2
H’ox = 0 ,9 4 1 m qiymatga kolonnaning= 0,2252
H = H’ox pox = 0,941 • 5,08 = 4,78
balandligi to‘g‘ri keladi. Hisoblash natijasida olingan va щ x lar yordamida Pekle kriteriysi, f y va f x koeffitsiyentlarning aniqroq qiimatlarini topamiz:= 0 ^ 0 3 5 4 ^ 7 8 = ’ 38 ■ 10
0,00177 -4 78 =* 6,69 • 10/>\ [l-e x p { -P e y) \ ’ }
1 —m -V / Wy K ,
= { ; - [ 7 yeXr( 4’45^ ’1 - {1 - 0 ,2 2 5 2 )----------------------- = 0,401
4,45--------v-------- 0,00354-0,941
J [ l- e x p { -P e x)] ’
Re,1 7m -V
J l A l - M - 1 2 , 6 ) r Y +{] u _6,69-10-12,6 v ’ 0,00177-0,941
Ikkinchi ketma-ket yaqinlashuvda zohiriy o‘tkazish sonining birligi quyidagi qiymatga teng bo‘ladi:
-P7V1 6 , 6 9 - 1 0 . . . . . 3 8 -1 0 -4 _...
— 0,381 l---------------------1- 0,2252---------------------— —1,25 m
0,00177-1,4 0,00354-0,401
N’ox = 1,25 qiymatida kolonnaning zarur balandligi N = 1,25-5,08= 6,35 m ga tengdir.
N’ox va larni hisoblashni bir necha marta ushbu parametrlarning oxirgi ikki kriteratsiyasining son qiymatlari teng bo‘lguncha o‘tkazamiz va
N’ox =1,15 m ; N = 5,84 m ekanligini aniqlaymiz.
Disklar orasidagi masofa 0,33 deb qabul qilganimiz uchun = 5,84 m li
kolonna disklarining soni
5,84 0,333= 17,5 ta
Disklar sonini 18 ta desak, ishchi zonaning balandligi quyidagi qiymatga teng bo‘ladi.
N = 18 0,333 = 6 m
M ikdori 20 ga teng deb olingan edi. Agarda kuyidagi tenglamaga:
0’3 - a 0’5 d = 16,7 Is
( n - D p) oy p°c 8 - g 0’2 № -23
N = 11 qo‘ysak, tomchilarning o‘rtacha o‘lchami d = 2,08 mm ligini bilamiz va bu o‘lcham N = 20 dagi d qiymatidan 25% ga farq qiladi.
Tomchilarning o‘lchami va ekstraktorning qolgan boshqa gidrodinamik parametrlarini qaytadan hisoblashga o‘rin yo‘q, chunki bunday chetga chiqish yuqorida keltirilgan tenglamaning aniqlik doirasida joylashgan.
Kolonnaning balandligiga bog‘liq bo‘lgan dispers yuzadagi modda berish koeffitsiyenti ham mutlaqo o‘zgarmaydi. Agar hisoblash natijasida ekstraktorning balandligi boshida olingan qiymatdan farq qilganda, hamma hisoblashni takrorlashga to‘g‘ri kelar edi.
Tomchining o‘rtacha o‘lchamini aniqlashdan tortib ekstraktordagi kolonna balandligini hisoblash natijalari shuni ko‘rsatadiki, bo‘ylama aralashtirishning salmog‘i ancha katta.
Bo‘ylama aralashtirish yuqoriligi sababli kerakli ishchi zonasining balandligi 3 marta ortadi.
Reynolds kriteriysining katta qiymatlari {Re > 105) uchun aylanayotgan diskni quvvat kriteriysi tahminan K ^ — 0,03.
Bizning misol uchun R e^ < J 9 7 0,3 0 ,6 6 7 ^ !49000
f i M 0,894 10 ’ 3
Aralashtirilayotgan muhitning o‘rtacha zichligi
r = f .R d + ( \ - f ) ,r m = 0,169-874 + (1 - 0 , 169;-997 =976 k g/m 3
Bitga disk yordamida aralashtirish uchun kerakli energiya sarfi quyidagiga teng bo‘ladi:
N = KN-p - p 3- D i = 0,03■ 976 ■ 0,3s ■ 0,667s = 0,1 Vt
Odatda rotor-diskli ekstraktorlarda ishchi va cho‘ktirish zonalarining balandliklari bir xil bo‘ladi. Agarda, ushbu formula orqali benzol tomchilari koalensensiya bo‘lishi uchun zarur vaqtning = 1,32-105\ U g n \ °18 L r -g-d i,32 va uning asosida cho‘ktirish zonasining hajmi hisoblansa ushbu zonaning balandligi tahminan 0,2 m ga teng bo‘ladi. Ma’lumki bu turdagi ekstraktorlarda cho‘ktirish zonasi ishchi zonasining davomi bo‘lib, unda suyuqlik intensiv harakat qiladi. Shuning uchun cho‘ktirish zonasi 2 qismdan iborat bo‘lgani maqsadga muvofiqdir, ya’ni cho‘ktirish va oraliq turg‘unlashtiruvchi zonalardan. Yuqorida aytilganlarni hisobga olsak, cho‘ktirish zonasining to‘liq balandligi 1,2 m ga teng bo‘ladi
XULOSA.
Qisqa qilib aytganda ekstraksiya bu suyuqlik massasidan qattiq yuzaga molekulalarning o‘tishiga olib keladigan yuzada sodir bo‘luvchi jarayon.
Bu fizikaviy kuchlar yoki kimyoviy bog‘lanishlar tufayli sodir bo‘lishi mumkin. Odatda u qaytaruvchi jarayon bo‘lib u nafaqat moddalarni olib tashlash uchun balki ajralib chiqishi uchun xam jarayondir.
Jarayonning aksariyat qismida shu protses muvozanat sharoitida suyuklida konsentratsiyani hisobga olgan xolda sirtga biriktirilgan moddalar miqdorini belgilaydigan ba’zi tenglamalar yordamida tavsiflanadi.
Bu jarayon parametrlar haroratga bog‘likligi sababli bu tenglamalar izotermik tenglamalar deyiladi.
Temperatura adsorbsiyaga tasir qiluvchi ekologik omillaridan biridir.
Ekstraksiyaning mahsuloti gaz yoki suyuk fazadan o‘tib, qattiq yoki suyuk fazada yuzaki bir xil molekulali qatlam hosil qilish jarayoni tarif bersa xam buladi.
7>
|