Практична частина

Задача. Визначити діаметр безперервнодіючого насадкового екстрактора (рис. 2) для вилучення оцтової кислоти із бензолу водою (дисперсна фаза – вода, суцільна фаза – бензол). Продуктивність екстрактора становить П бензолу, початкова концентрація оцтової кислоти у бензолі – х_п, кінцева концентрація – х_к. Початкова концентрація оцтової кислоти в екстрагенті (воді) – у_п=0 (вихідний екстрагент не містить кислоти), кінцева концентрація – у_к (на виході з колони).

Рис. 2. Безперервнодіючий насадковий екстрактор:

1 – колона робочої зони, 2 – тарілки, 3 – верхня відстійна зона, 4 – штуцер введення та розподілення, 5 – важка фаза, 6 – витяжка, 7 – штуцер для зливання легкої фази, 8 – нижня відстійна зона, 9 – штуцер введення легкої фази, 10 – штуцер виведення важкої фази, 11 – розподільник легкої фази.

Послідовність виконання роботи

1. Виписати вихідні дані з таблиці 1 згідно з варіантом (за порядковим номером в журналі).

2. Визначити співвідношення об’ємних швидкостей дисперсної та суцільної фаз

.

3. Визначити об’ємну швидкість суцільної фази при захлинанні екстрактора [м³/(м²∙с)]

,

де ρ_д=1000 кг/м³ – густина дисперсної фази, ρ_с=879 кг/м³ – густина суцільної фази, f=200 м²/м³ – питома поверхня насадка, g=9,81 м/с² – гравітаційне прискорення, ε=0,74 – доля об’єм колони, що є вільним для проходу рідини, σ=34∙10^-3 Н/м – граничний натяг між фазами.

4. Визначити дійсну об’ємну швидкість суцільної фази [м³/(м²∙с)]

,

де К – коефіцієнт зниження швидкості.

5. Визначити площу перерізу екстрактора (м²)

.

6. Визначити діаметр екстрактора (м)

.

Вихідні дані

Таблиця 1

Варіант	Величина та її розмірність
	П (м3)	хп	ук	К
1	8	70	278	0,55
2	8,5	72	276	0,56
3	9	74	274	0,57
4	9,5	76	272	0,58
5	10	78	270	0,59
6	10,5	80	268	0,6
7	11	82	266	0,61
8	11,5	84	264	0,62
9	12	86	262	0,63
10	12,5	88	260	0,64
11	13	90	258	0,65
12	13,5	92	256	0,66
13	14	94	254	0,67
14	14,5	96	252	0,68
15	15	98	250	0,69
16	15,5	100	248	0,7
17	16	102	246	0,71
Варіант	Величина та її розмірність
	П (м3)	хп	ук	К
18	16,5	104	244	0,72
19	17	106	242	0,73
20	17,5	108	240	0,74
21	18	110	238	0,75
22	18,5	112	236	0,76
23	19	114	234	0,77
24	19,5	116	232	0,78
25	20	118	230	0,79
26	20,5	120	228	0,8
27	21	122	226	0,81
28	21,5	124	224	0,82
29	22	126	222	0,83
30	22,5	128	220	0,84

Контрольні запитання

1. Що таке екстракція?

2. Що утворюється в результаті екстракції?

3. Які види екстракції ви знаєте?

4. Яка будова та принцип роботи безперервнодіючого насадкового екстрактора?

5. Яка перевагою екстракції порівняно з іншими процесами розділення рідких сумішей?

Практична робота №4

РОЗРАХУНОК АДСОРБЕРА

Мета роботи: Вивчити процес адсорбції, освоїти практично методику визначення основних параметрів адсорбера.

Теоретична частина

Адсорбція — процес поглинання одного або декількох компо­нентів із газової або рідкої фаз пористим твердим поглиначем (адсорбентом). Десорбція (зворотний процес) – виділення з абсорбенту погли­нених речовин.

Компонент, що поглинається і знахо­диться в газі або рідині називається адсорбтивом, а після пере­ходу його у фазу адсорбенту — адсорбатом.

Механізм процесу адсорбції відрізняється від механізму абсо­рбції внаслідок того, що витяг речовин здійснюється твердим, а не рідким поглиначем.

При очищенні води адсорбцією забруднена вода пропускається крізь фільтруючий матеріал, в порах якого затримуються частинки забрудника.

Особливістю адсорбційних методів є відносно висока ефективність при малих концентраціях домішок і значних об’ємах підготовленої води.

Адсорбція застосовується головним чином при невеликих концентраціях речовини, що поглинається, у вихідній суміші. У тих випадках, коли концентрація речовини, що поглинається, у вихі­дній суміші велика, вигідніше використовувати абсор­бцію.

Залежно від природних сил, що діють на поверхні твердого ті­ла, розрізняють такі види адсорбції:

1. Фізична адсорбція – адсорбція, при якій компонент, що поглинається, (адсорбтив) хімічно не взаємодіє з поглиначем.

2. Хімічна адсорбція (хемосорбція) – адсорбція, при якій компонент, що поглинається, хімічно взаємодіє з поглиначем.

Як адсорбенти застосовуються пористі тверді речовини з великою питомою поверхнею, відносно до одиниці маси речовини.

Для адсорбційного очищення газів в промисловості застосовують такі пористі адсорбенти: активоване вугіл­ля, силікагелі, цео­літи, глинисті матеріали, пористе скло тощо.

Установки, в яких здійснюють адсорбцію, називаються адсорберами. Існують адсорбери періодичної та безперервної дії.

Рис. 1. Адсорбер періодичної дії:

1 – корпус; 2 – штуцер для подачі парогазової суміші і повітря; 3 – штуцер для відводу відпрацьованого газу (при адсорбції) і повітря (при сушінні і охолодженні); 4 – барботер для подачі водяної пари; 5 – штуцер для відводу пари при десорбції; 6 – штуцер для відводу конденсату; 7 – люк для завантаження адсорбенту (поглинача); 8 – люки для вивантаження адсорбенту; 9 – решітка.

В адсорберах періодичної дії адсорбція проводиться у чотири стадії.

Перша стадія – адсорбція, тобто насичення поглинача компонентом, що адсорбує. Парогазова суміш подається в корпус 1 апарата через штуцер 2, проходить через адсорбент (прошарок поглинача) і виходить через штуцер 3.

Друга стадія – десорбція поглиненого компонента з поглинача (адсорбенту). Подача парогазової суміші припиняється, і в апарат подається водяна пара через барботер 4. Суміш пари десорбованого компонента і води видаляється через штуцер 5. Конденсат пари видаляється з апарата після десорбції через штуцер 6.

Третя стадія – сушіння нагрівача. Перекриваються вхід і вихід водяної пари, після чого вологий поглинач сушиться гарячим повітрям, що надходить у апарат через штуцер 2 і виходить з апарату через штуцер 3.

Четверта стадія – охолодження поглинача. Припиняється подача гарячого повітря, після чого поглинач охолоджується холодним повітрям, що надходить у апарат також через штуцер 2. Відпрацьоване повітря видаляється через штуцер 3.

Після закінчення четвертої стадії цикл роботи апарата починається знову. Завантаження і розвантаження поглинача роблять періодично через люки 7 і 8.