|
Формулы для обратного пересчета:
1 —
у
X
, —
i :
;
У л
— , . 5,
Хт>
—
1 + 2 ’
1 + 2
2
в - 1 + г ;
1 + ^>
Z
1 + г ’! Ус —
1 + Z •
(8.4а)
б) Координаты X ', У'—г \ Z ' для системы твердое тело — жид
кость (рис.
8
.
6
; обозначения те же, что на рис. 8.4):
г! = -
Z ' =
х в
хв
КГ
В
х в + хс
1
о о
1
,
кг (В + С)
Ув
Ув
кг В
У в
+
У с
1 0 0
~ у А
кг (В + С)
Х А
Х А
кг А
* в +
х0
100
~~хА
кг (В + С)
У
а
У
а
кг А
У в + У о
£
!
о
о
кг (В + С)
в верхнем потоке;
в нижнем потоке;
(
8
.
6
)
а
1
1
i
Ъ
с
Ъг
€ т
d r
'
Р и с , 8 .0 . С истем а т вер д о е тело-^-ш идвость (п р в
t
= c o n s t).
В э т а формулах:
хА , х в , xQ~
содер
жание компонентов А, В, С в фазе рафината
(в нижнем потоке), % доасс.);
уА , у в , у с —
равновесное содержание компонентов А, В,
С в фазе экстракта (в верхнем потоке), %
(масс.).
7 . Ж идкостная экстракция в пе
рекрестном токе.
„
Уравнение общего материального
балан са
п
-й ступени экстрагирова
ния * (рис. 8.7, о):
O
r
,
n - i +
O s , п
*=
& R . п
+
G
e
,
п - (8 .6 )
У равнение м атериального баланса я-й ступени по экстрагируе
мому компоненту:
G R . п ~ 1 Х п - 1
+
a y S
“ GH,
п х п
+
G E , n P n *
В случ ае, когда взаимной растворимостью первичного раство
ри тел я и экстрагента мож но пренебречь, для расчета применяют
прям оугольную диаграмму в координатах
х '
—
у '.
Количество первичного растворителя А (в кг или кг/с) в ис
ходной смеси:
G
a
= O
f
100 —
x
р
100
(
8
.
8
)
* Значения индексов:
F
—
исходная
смесь; S — вторичный растворитель
пли экстрагент;
R
— рафннат;
Е
— экстракт.
6
%2
V
1
eV
2
^Р-,2
3
Г
* 2
/
£
G/
ij
-G
b
’£,2
В
Рис» 8 7 . Ж н а а о с т и а а э к с т р а к ц и я в п ер е к р е с тн о м то к е ,
366
Количество вторичного растворителя Сп (в кг или кг/с) в экс
тракте:
О в » = О в - ^ Й
. .
(8.9)
Уравнение рабочей линии я-й ступени:
Уп ~
(х 'п
~~
i) +
y's>
(®* ^
Угол наклона рабочей линии а характеризуется соотношением:
t g
а
=
G /JG e nm
( 8 .I I)
Число ступеней изменения концентрации (число ступеней экс
трагирования) определяется числом рабочих линий ва диаграмме
(рис. 8.7, б).
В случае частичной взаимной растворимости первичного рас
творителя и экстрагента для расчетов пользуются треугольной
диаграммой (рис. 8.7, в).
Положение точки М п, характеризующей общий состав смеси
на п-й ступени, определяется по правилу рычага из соотношения
потоков Ck.n-l/Qs.n-I-
Составы рафината х п и экстракта у п, выходящих с п-й ступени,
определяются концами хорды равновесия (R n и Е п), проведенной
через точку М п. Количества рафината и экстракта определяются
также по правилу рычага.
Необходимое число теоретических ступеней экстрагирования
определяется числом хорд равновесия E nR n> вмещающихся при
построении на диаграмме до достижения заданного состава ра
фината xR.
Состав и количество экстрактов или рафината после отгонки
растворителя определяются точкой пересечения луча, проведен
ного через вершину треугольника С и фигуративную точку сырого
экстракта или рафината, со стороной А В .
Порядок расчетов и графических построений см. в примерах
8.2
и 8.3.
8
. Противоточная жидкостная экстракция.
Уравнение общего материального баланса я-ступенчатой экс
тракционной установки (рис.
8
.
8
, а):
G
f
+ G s = Он +
ge
-
(S.I2)
Уравнение материального баланса по экстрагируемому компо-
•ненту:
GpXp
+
GsV s
=
gr
X
r
+ °
е
У
е
-
(8 - 13 )
В случае, когда взаимной растворимостью первичного раство
рителя и экстрагента можно пренебречь, количество чистых рас
творителей первичного G
a
и вторичного Со по всем ступеням уста-
Р
ас
*
8
,8
.
П
р
о
т
и
в
о
т
о
ч
в
а
я
ж
и
д
к
о
с
т
н
а
я
э
к
с
т
р
а
к
д
а
я
,
новки будут одинаковыми. Тогда уравнение материального ба
ланса по экстрагируемому компоненту:
=
(В М )
Уравнение рабочей линии:
&
п
+\^'~(^{
хп
-~
хт
)+У
е
*
(8.15)
Угол наклона рабочей линии а (рис.
8
.
8
, б) определяется из
соотношения:
О
а
У
е
~ y's
t g a
G
q
x"ff
—•
Xa
(8.16)
Необходимое число теоретических ступеней экстрагирования
определяется графически так же, как при абсорбции и ректифика
ции.
В случае расчета процесса с помощью треугольной диаграммы
(рис.
8
.
8
, в) количества потоков выражаются положением точки
М , характеризующей фиктивный (условный) общий состав смеси
в экстракционной установке, и определяются по правилу рычага
из соотношений
G?
-}-
G
b
=
G
r
- f
G
e
~ G
m
',
G
f
/G
s
=
M C /fM ; G
e
/G
r
=
M R /M E .
(8.
17)
Необходимое число теоретических ступеней экстрагирования
определяется числом хорд равновесия EnR n, вмещающихся при
построении на диаграмме до достижения заданного состава рафи-
ната хя .
Точка Р, называемая полюсом экстрагирования, является точ
кой пересечения прямых, проведенных через точки F и Е , R и С,
R n и £ п+1, и служит для отыскания фигуративных точек экстрак
тов на экстрактной ветви пограничной кривой *. Порядок рас
четов и графических построений см. в примере 8.4.
9. Противоточная жидкостная экстракция с возвратом **.
Общий материальный
баланс экстракционной установки
(рис. 8.9, а):
G
f
= G'
e
+ G'
r
(8.18)
(здесь и в дальнейшем принято, что потоки
Ggi0, Gs . i
и Qs.n+i
представляют собой чистый растворитель С, а потоки
G’
e
,
G# не
содержат растворителя).
Материальный баланс по экстрагируемому компоненту В:
G
f
X
f
^ G ’
e
Y
e
+ G'
r
Xr ,
(8.Ш)
* Полюс экстрагирования может находиться как справа, так и слева от
треугольника.
** В зависимости от условий может применяться возврат как одного, так
и обоих продуктов.
М инимальные коэффициенты возврата экстракта
и
ра
фината Я д
определяю тся (рис. 8.9,
6)
точками пересечения
Л е м и н и
P
r k
(полюсы экстрактной, или укрепляю щ ей, и рафинат-
ной.и ли исчерпывающей, частей колонны) хорда: равновесия
abt
проходящ ей при своем продолжении через точку
F
, с ординатами,
Д оведен н ы м и через фигуративны е точки
Е '
и
R ':
^•^ыин
GR<
п
+
i
/O
r
=
(S.20)
Минимальным возвратам соответствует бесконечно большое
необходимое число ступеней экстрагирования. Рабочие коэффи
циенты возврата:
#Н = Р^Дыин “
PB^/REn+
(8.21)
где Р — коэффициент нзбытка возврата, всегда б о л ь ш е единицы.
К оличества потоков и расход растворителя рассчитываются
путем последовательны х вычислений:
cs - i = Gs V
0 Е
-
<ГВ
+ G5_ , =
G'
e
(I 4- *a )j
(8.22)
Gr,
о —
ReGe;
g r
, о +
g e
=
g e
f 1 +
r
e
)
=
G k
{* +
z e
)
C1 + #e)J
O s .
0 =
■
° t + t EG £ -
( Z E .
1 -
гя > =
° ' в
(> +
* * ) (Z £ , 1 -
*B );
(8-23)
(Gr ,
о +
G
e
)
и т. д .;
(8.24)
Gs ,
n+i ~
grzr
1
gr
=
Gil +
Gs,
n+i =
gr
Q +
гн
)1
сд ,л + |=
%
r gr
—
R
r gr
(* + гд);
GC , n + i = ^ GhzB в т - *■
(8-25)
Здесь Go. n+i — количество растворителя С в рафннате 1
» направляе
мом в смеситель.
Общее количество циркулирую щ его растворителя:
? 5 0бщ e
g e
[О +
% е ) {z e ,
i “
гв )
+ 3 ? ] + с д
С1
“ Я д ) гв -
(8 *26)
Необходимое число теоретических ступеней экстрагирования
определяется графически с помощью диаграмм X , У—
z, Z
и
X — Y
(рис. 8.9 , б). М етодика построения описана в примерах 8.10 и 8.11.
370
Do'stlaringiz bilan baham: |
