Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

15.7. ЭКСТРАКЦИЯЛАШ УСКУНАЛАРИНИ ҲИСОБЛАШ
Экстракторларни ҳисоблашдан асосий мақсад уларнинг ўлчамларини топишдир. Ускунанинг асосий ўлчами унинг диаметри ва баландлиги ҳисобланади. Экстракциялаш ускуналарининг кўпчилик русумларини ҳисоблаш услублари яхши ишлаб чиқилмаган, чунки умумлаштириш учун тажриба натижалари етарли эмас, бундан ташқари, тадқиқот ишлари ўлчамлари кичик бўлган ускуналарда олиб борилган.
Саноатда элаксимон тарелкали экстракторлар анча кўп ишлатилади, шу сабабли мисол тариқасида шу ускуналарни ҳисоблаш тартиби билан танишиб чиқамиз.
Дисперс (ёки томчи) фазанинг сарфи бўйича тарелканинг перфорация қилинган (яъни тешиклари бўлган) қисмининг юзаси ҳисобланади:
, (15.9)
бу ерда ρ_g – дисперс фазанинг зичлиги, кг/м³; ε – тарелканинг перфорацияланган қисми эркин кесимининг коэффициенти, бу коэффициент тешиклар учбурчакликлар бўйича жойлаштирилганда қуйидагига тенг:
, (15.10)
бу ерда d₀ – тарелкадаги тешикларнинг диаметри, м; t – тешикларнинг қадами, м.
Яхлит фазанинг сарфи L бўйича тарелкадаги қуйилиш патрубкасининг юзаси топилади:
, (15.11)
бу ерда ρ_С – яхлит фаза зичлиги, кг/м³; w_n – бу фазанинг патрубкадаги тезлиги, м/с.
Қуйилиш патрубкасидаги яхлит фаза оқими орқали олиб кетилаётган майда томчиларнинг диаметри ёрдамида w_n нинг қийматини аниқлаш мумкин:
, (15.12)
бу ерда ω_С – яхлит фазанинг динамик қовушоқлиги, Па·с; Δγ – дисперс ва яхлит фазаларнинг солиштирма оғирликлари орасидаги фарқ, Н/м³; d_МТ – яхлит фаза томонидан олиб кетиладиган майда заррачаларнинг диаметри, м.
Тарелкани ускуна қобиғига бирлаштириш ва қуйилиш патрубкаларини жойлаштириш учун F₁ ва F₂ юзалар йиғиндисининг 10 % ига тенг бўлган ҳалқасимон кесимли майдон қолдирилади:

F₃ = 0,1 (F₁ + F₂ ). (15.13)

Бунда экстракторнинг ички диаметри қуйидагича аниқланади:
. (15.14)
Ҳар бир тарелка остидаги (ёки устидаги) томчиланган суюқлик тиргович қатламининг баландлиги (15.14-расм) қуйидаги йиғиндига тенг:

h_g = h_б + h₀ + h_n . (15.15)

hб h0 hn G L

15.14-расм. Тирговуч баландлигини ва тарелкалар орасидаги масофани аниқлаш.

(15.15) тенгламадаги фазаларнинг ўзаро таранглик кучини енгиш учун зарур бўлган томчиланган суюқлик қатламининг баландлиги h_б қуйидаги тенгламадан топилади:

, (15.16)
бу ерда б – фазалар орасидаги таранглик кучи, Н/м.
Тешиклардаги иш тезлиги ω₀ ни ҳосил қилиш учун керак бўлган томчиланган суюқлик қатламининг баландлиги h₀ – қуйидаги ифодадан аниқланади:
, (15.17)
бу ерда γ_g – дисперс фазанинг солиштирма оғирлиги, Н/м³; ξ₀ = 1,82 – тешикларнинг қаршилик коэффициенти.
Қуйилиш патрубкаларида яхлит фазанинг ω_n тезлик билан ҳаракатланиши учун зарур бўлган томчиланган суюқлик қатлами баландлиги h_n қуйидаги ифодадан топилади:
, (15.18)
бу ерда γ_с – яхлит фазанинг солиштирма оғирлиги, Н/м³; ξ₀ = 4,5 – қуйилиш патрубкасининг қаршилик коэффициенти.
Тарелкалар орасидаги масофа H_Т дисперс ва яхлит фазалар қатламлари баландликлари h_д ва h_я нинг йиғиндисига тенг (15.14-расм):
H_Т = h_д + h_я . (15.19)
Тажриба натижаларига кўра, яхлит фаза қатламининг баландлиги h_я=0,2 м бўлганда модда ўтказиш жараёни анча тез боради. Тарелкалар орасидаги масофа 0,25÷0,6 м қилиб олинади. Катта ўлчамдаги колонналар учун Н_Т = 0,4-0,6 м бўлгани мақсадга мувоффиқ, чунки бунда тарелкаларни вақти-вақти билан тозалаб туриш учун тарелкалар орасига қопқоқли тўйнуклар ўрнатиш имкони бўлади.
Тарелканинг юзасига нисбатан олинган модда ўтказиш коэффициенти К_yf ни билган ҳолда тарелканинг ўтказиш бирлиги сони топилади:
m_ўт = . (15.20)
х – у диаграммасига мувозанат чизиғи у_м = f (х) ва экстракциялашнинг иш чизиғи у = Ах+В ни жойлаштириш орқали жараённинг кинетик чизиғини ҳам чизиш мумкин (15.15-расм). Бунинг учун мувозанат ва иш чизиқлари орасидаги масофалар қуйидаги нисбатлар бўйича бўлинади:
, (15.21)
бу ерда Е_у – поғоналарнинг фойдали иш коэффициенти.

У Уб У0 B1 УM=f(x) Cn Bn An A1 Ai x0 У=Ax+B C1 Bi Ci x

15.15-расм. Қарама-қарши оқимли экстракторларда тарелкалар сонини аниқлаш.

Е_у нинг қийматларини билиш орқали В_l, В₂ ,…, В_i ,…, B_n нуқталарини аниқлаймиз, сўнгра бу нуқталарни ўзаро бирлаштириб кинетик эгри чизиғини ҳосил қиламиз, у – х диаграммасида топилган кинетик эгри чизиқ ҳамда иш чизиғи ва берилган концентрациялар х_б, х₀ ёки у_б, у₀ чегараларида тузилган поғоналарнинг сони колоннадаги тарелкаларнинг сони n ни беради. Шундай қилиб, экстракторларнинг иш баландлиги қуйидагича аниқланади:

Н_u = Н_т n. (15.22)