Флорентийский сосуд принцип работы

Флорентийский сосуд принцип работы

Экстракция — это избирательное извлечение компонента из жидкости с помощью жидкого растворителя. Экстракция предполагает взаимную нерастворимость фаз. Очищаемую фазу называют рафинадом. Фазу, которая обогащается веществом загрязнителя, называют экстрагентом – до контакта, и экстрактом – после контакта. Одним из условий процесса экстракции является достаточная разность плотностей фаз.

Метод экстракционной очистки экономически целесообразен при значительной концентрации органических примесей или при высокой стоимости извлекаемого вещества. Для большинства продуктов применение экстракции рационально при концентрации их 2 г/л и более.

Установки жидкостной экстракции применяют для очистки сточных вод, содержащих фенолы, масла, органические кислоты, ионы металлов и др. Экстракция наиболее широко применяется для очистки сточных вод предприятий по термической обработке твердых топлив (углей, сланцев, торфа), содержащих значительное количество фенолов.

В качестве экстрагентов используют органические растворители (бензол, тетрахлорид-метан, бутилацетат и др.).

Требования к экстрагенту:

-минимальная взаимная растворимость с рафинадом;

-высокая селективность (избирательность);

-высокий коэффициент распределения и большая емкость;

-достаточная разность плотностей между экстрагентом и воды;

-доступность, дешевизна, легкость регенерации;

-не токсичность, взрывобезопасность, минимальные коррозионные действия.

Экстракционный метод очистки производственных сточных вод основан на распределении загрязняющего вещества в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Метод экстракции позволяет разделять такие жидкие смеси, которые другими методами разделить невозможно.

Исходная смесь образует одну фазу, экстрагент – другую. Одна из этих фаз является сплошной, другая дисперсной, распределенной в первой в виде капель. Жидкостная экстракция состоит из ряда технологических операций:

– контактирования очищаемой жидкости с растворителем;

– перенос компонента из одной фазы в другую;

Отношение взаимно уравновешивающихся концентраций в двух несмешивающихся

растворителях при достижении равновесия является постоянным и называется коэффициентом распределения

где Сэ, Сст — концентрация экстрагируемого вещества соответственно в экстрагенте и сточной воде при установившемся равновесии, кг/м 3 .

Коэффициент распределения кр зависит от температуры процесса, а также от наличия различных примесей в сточных водах и экстрагенте. После достижения равновесия концентрация экстрагируемого вещества в экстрагенте значительно выше, чем в сточной воде. Сконцентрированное в экстрагенте вещество отделяется от растворителя и может быть утилизировано. Экстрагент после этого вновь используется в технологическом процессе очистки.

Методы экстрагирования органических веществ по схемам контакта экстрагента и сточной воды можно разделить на перекрестноточные, ступенчато-противоточные и непрерывно-противоточные. Прямоток в процессах экстракции не применяется.

Простейшим типом экстрактора является распылительная колонна с непрерывным контактом фаз (рис. 11.5.1). В полую вертикальную цилиндрическую колонну, сверху заполняется сточная вода, снизу с помощью диспергатора распределяется (в виде капель) экстрагент. Противоточное движение фаз обеспечивается силой тяжести, т.е. различием плотности фаз. Образовавшиеся капли проходят рабочую зону, извлекают загрязняющее вещество и собираются в верхнем отстойнике.

Вывод экстрагента (легкой фазы ЛФ) из верхней отстойной зоне не вызывает затруднений, избыток жидкости сливается через патрубок. Вывод очищенной воды (тяжелой фазы ТФ) требует специальной регулировки, в противном случае с нижней части вылиться вес жидкость. Наиболее простым устройством является флорентийский сосуд, принцип работы, которой основано на уравновешивании столбов жидкостей (сообщающие сосуды), выводимых потоками ЛФ и ТФ.

Схема непрерывно-действующей экстракционной установки приведена на рис. 11.5.2. Тяжелая жидкость L из хранилища 1 насосом 2 нагнетается в верхнюю часть экстрактора 5.

Аналогично из хранилища 3 насосом 4 подается легкая жидкость G в нижнюю часть экстрактора. После противоточного взаимодействия в экстракторе тяжелая жидкость L собирается в емкость 6, а легкая G – в емкость 7.

При многоступенчатой перекрестноточной схеме сточная вода на каждой ступени конктактирует со свежим экстрагентом, что требует значительных его расходов. Для очистки сточных вод наиболее часто применяют противоточные многоступенчатые установки. Практическое применение получили методы ступенчатопротивоточной и непрерывно-противоточной экстракции. В этих установках практически полностью используется емкость экстрагента.

При ступенчато-противоточной экстракции каждая ступень включает перемешивающее устройство для смешения фаз и отстойник для их гравитационного разделения. Вода и экстрагент движутся навстречу друг другу, экстракт последующей ступени смешивается в смесителе с водной фазой предыдущей ступени. Смеситель должен обеспечить максимальную степень диспергирования экстракта в воде, исключающую, однако, возможность образования стойких эмульсий, которые препятствуют разделению фаз. Конечная концентрация экстрагируемого вещества в воде может быть определена по формуле

где Ск и Сн — соответственно конечная и начальная концентрация экстрагируемого вещества в воде, кг/м 3 ; п — число экстракции; b— удельный расход экстрагента для одной экстракции, м 3 /м 3 , равный:

Читайте также:  Сколько длится течка у такс

где W — общий объем экстрагента, затрачиваемого на экстракцию, м 3 ; Q — количество сточных вод, подвергающихся экстракции, м 3 .

Ступенчато-противоточная экстракция может быть непрерывной или периодической (при малых расходах сточных вод). При непрерывно-противоточной экстракции вода и экстрагент движутся навстречу друг другу в одном аппарате, обеспечивающем диспергирование экстрагента в воде; при этом примеси сточной воды непрерывно переходят в экстрагент.

Если плотность обрабатываемой сточной воды больше плотности экстрагента ρст > ρэ, то вода вводится в экстракционную колонну сверху, а экстрагент снизу. При ρэ > ρст экстрагент вводится в верхнюю часть колонны, а обрабатываемая сточная вода в нижнюю.

Для определения концентрации экстрагируемого вещества в обработанной сточной воде при непрерывной экстракции можно воспользоваться формулой (11.5.2) при n=1. Требуемый удельный расход экстрагента при заданных начальной и конечной концентрациях экстрагируемого вещества в сточной воде определяется по формуле:

Процесс экстракции в промышленности сочетается с процессом регенерации растворителя с целью его повторного использования и выделения из экстрагента целевых продуктов. Чаще всего разделение экстракта на компоненты осуществляется методом перегонки. Выбор метода разделения экстракта зависит от физико-химических свойств содержащихся в нем веществ. Технологическая схема очистки производственных сточных вод экстракционным методом зависит от количества и состава сточных вод, свойств экстрагента, способов его регенерации и обычно включает следующие четыре установки:

1) подготовки воды перед экстракцией — отстойники, флотаторы, фильтры, нейтрализаторы, охладительные устройства;

2) экстракции — колонны для улавливания паров экстрагента, собственно экстракционная колонна и резервуары (сборники экстрагента);

3) регенерации экстрагента из сточной воды;

4) регенерации экстрагента из экстракта — теплообменник, подогреватель, ректификационная колонна, охлаждающие устройства, сепараторы, сборники регенерированного экстракта и экстрагируемых веществ.

Различают горизонтальные, вертикальные и центробежные смесительно-отстойные экстракторы. Каждая ступень имеет смесительную и отстойную камеры. Смеситель представляет собой вертикальный цилиндр, имеющий сферическое днище и гладкую внутреннюю поверхность или отражательные перегородки на стенках. Более компактны смесительно-отстойные экстракторы ящичного типа. Одна из конструкций ступени ящичного экстрактора показана на рис. 11.5.3.

Рис. 11.5.3. Ступень ящичного экстрактора: 1 – смесительная камера; 2 -статорная перегородка; 3 – вал с диском; 4 – гидрозатвор; 5 – отвод тяжелой фазы; 6 – отстойная камера; 7 – перегородка между смесительной и отстойной камерой; 8 – предкамера; 9 – смесительно-транспортирующее устройство; 10 – подвод тяжелой фазы; 11 – подвод легкой фазы.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9708 – | 7429 – или читать все.

Флорентийский сосуд

Флорентийские сосуды часто работают под атмосферным давлением, так что давления в точках вывода легкой и тяжелой фаз выравнены. [2]

Флорентийский сосуд и нейтрализатор представляют собой эмалированные аппараты. В зарубежной и отечественной практике применяют также защитные покрытия аппаратов и трубопроводов кислотостойкими пластмассами и резинами. [4]

После флорентийского сосуда водный слой, содержащий пропиленхлоргидрин, возвращается на Гипохлорирование, нижний слой, содержащий дихлорпропан и изопропилхлорекс. Абгазы нейтрализуются в щелочном скруббере и подвергаются компримированию до 20 am для выделения путем конденсации непрореагировавшего пропилена, который возвращается в процесс; неконденсирующийся газ, содержащий незначительное количество пропилена, а также пропан, водород и инертные вещества сжигаются на факеле. Часть реакционного раствора, содержащего пропиленхлоргидрин и соляную кислоту, непрерывно отводится из гипохлоратора и подвергается нейтрализации и дегидрохлорированию известковым молоком. [5]

Расчет флорентийского сосуда осуществляется после расчета ректификационных колонн, входящих в комплекс, когда определены составы пара, поступающие во флорентийский сосуд. Этот расчет проводится по программе расчета равновесия жидкость – жидкость. [6]

Помимо несложных флорентийских сосудов , оформленных в виде колонн, в технике нитрования применяются более сложные и совершенные сепараторы, работа которых основана на тех же принципах. [8]

В флорентийском сосуде вода ( нижний слой) спускается в хранилище бутанольных вод. Смесь бутанола и толуола ( верхний слой) возвращается на орошение колонны. Осушенная взвесь катализатора в бутиловом спирте из реактора сливается в промежуточный приемник, а затем возвращается на агрегат конденсации бутилового спирта в колонну. [9]

Отстойник ( флорентийский сосуд ) ( рис. 63) имеет следующее устройство. Последняя опущена примерно до середины сосуда; нижний конец ее глухой, а верхняя часть имеет мелкие отверстия. [10]

Отстойник ( флорентийский сосуд ) ( рис. 63) имеет следующее устройство. Последняя опущена примерно до середины сосуда; нижний конец ее глухой, а верхняя часть имеет мелкие отверстия. Через эти отверстия эмульсия выходит во внутренний малый цилиндр 3, находящийся в центре сосуда. [11]

Читайте также:  Разрыв коленных связок у собак лечение

Отстойник ( флорентийский сосуд ) ( рис. 57) имеет следующее устройство. Последняя опущена примерно до середины сосуда; нижний конец ее глухой, а в стенках сделаны мелкие отверстия. [13]

Дополнительная установка флорентийского сосуда , где происходит разделение хлороргани-ческого слоя от кислоты, привела к более стабильной работе этой колонны. [14]

После расчета флорентийского сосуда осуществляется переход к следующему итерационному циклу. [15]

Практическая работа №1.

Фильтрация сточных вод. Расчет зернистых фильтров.

Цель работы: Приобретение знаний и навыков по расчету зернистых фильтров.

Фильтрованием называют гидромеханический процесс, разделения жидких неоднородных систем с помощью пористых перегородок, задерживающих твердую фазу и пропускающих жидкость. Скорость фильтрации прямо пропорциональна разности давлений (движущей силе) на входе и выходе аппарата и обратно пропорциональна сопротивлению фильтра. По способу организации фильтры делятся на периодические и непрерывные. При этом, процессы фильтрования могут протекать при постоянных разности давлений ΔР и скорости фильтрации υ или при переменных ΔР и υ. По механизму фильтрования различают процесс с закупориванием пор или с образованием осадка. По способу выгрузки осадка различают процессы с механизированной и ручной выгрузкой.

Зернистые фильтры относятся к периодическим фильтрам. В качестве фильтрующих веществ используют различные зернистые элементы – кварцевый песок, гранитный щебень, дробленные антрацит и керамзит, шлак и др.

Конструктивная схема фильтра с восходящим потоком воды представлена на рисунке 1.1, высота слоев зависит от материала загрузки и размера зерен.

Подобные фильтры с насыпной загрузкой используются для окончательной очистки сточных вод. Исходная концентрация взвешенных частиц в сточных водах, поступающих в фильтры, должна быть: с=10-40 мг/л, а получаемая после фильтрации с≤3 мг/л.

При расчете фильтров необходимо определить суммарную площадь фильтров F, м 2 , число фильтров N, площадь одного фильтра F, м2, расчетную скорость фильтрации υр , м/ч, при следующих исходных данных: расход сточных вод Qр, м3/сут, продолжительность простоя одного фильтра при промывке t, ч, концентрация взвешенных частиц на входе в фильтр с, мг/л.

Размер зерен, мм

Расчет зернистого фильтра

1.Число промывок фильтров в сутки n=2, при с>20 мг/л.

2.Циркуляционный(промывочный) расход Qu

3.Расчетная скорость фильтрования

где vф– скорость фильтрования при форсированном режиме (vф =14 м/ч);

m – число фильтров, находящихся в ремонте или на промывке. Принимается m=2 при N 2 ,

где t – продолжительность простоя одного фильтра при промывке. Принимается t=0,5-0,6 ч.

F=(34000+1700)/(24*11,2-2*11,2 – 2*11,2*0,5)=138,6 м 2 .

5. Площадь одного фильтра

F= F/N = 138,6 /10 = 13,86 м 2 .

6. Диаметр одного фильтра

=4,2 м.

7. Высота фильтра:

H=h1+h2+h3, м, где h1, h2, h3 – соответственно высота слоя гравия, песка и осветленной воды. Принимаем h3=h1.

H=0,25+0,7+0,25 = 1,2 м.

Практическая работа №2.

Экстракционный процесс очистки сточных вод.

Расчет вертикального экстрактора.

Цель работы: Приобретение навыков расчета процессов и аппаратов для экстракционной очистки сточных вод.

Экстракция – это избирательное извлечение компонента из жидкости (рафинада) с помощью жидкого растворителя (экстрагента). Фазу, которая обогащается веществом загрязнителя, называют экстрагентом –до контакта, и экстрактом – после контакта.

Одним из условий процесса экстракции являются взаимная нерастворимость и достаточная разность плотностей фаз (рафинада и экстрагента).

Жидкостная экстракция состоит из ряда технологических операций:

– контактирования очищаемой жидкости с экстрагентом;

– переноса компонента из одной фазы в другую;

Экстракторы бывают горизонтальные и вертикальные, непрерывные и периодические, одноступенчатые и многоступенчатые, перекрестноточные и противоточные, с подводом механической энергии (для контакта фаз) и без подвода механической энергии и т.д.

Простейшим типом экстрактора является распылительная вертикальная колонна с непрерывным контактом фаз. В полую вертикальную цилиндрическую колонну сверху подается сточная вода, снизу с помощью диспергатора распыляется (в виде капель) экстрагент, плотность которого меньше плотности воды. Противоточное движение фаз обеспечивается силой тяжести, т.е. различием плотности фаз (движущая сила). Образовавшиеся капли проходят рабочую зону, извлекают загрязняющее вещество и собираются в верхнем отстойнике.

Вывод легкой фазы из верхней отстойной зоны не вызывает затруднений, избыток жидкости сливается через патрубок. Вывод тяжелой фазы требует специальной регулировки, в противном случае с нижней части может вылиться вся жидкость. Наиболее простым устройством является флорентийский сосуд, принцип работы, которого основан на уравновешивании столбов жидкостей (сообщающие сосуды), выводимых потоками легкой и тяжелой фаз

Читайте также:  Собака ротвейлер видео

Требования к экстрагенту:

– минимальная взаимная растворимость с рафинадом;

– высокий коэффициент распределения и большая емкость;

– достаточное отличие плотности по сравнению с рафинадом;

– доступность, дешевизна, легкость регенерации;

– не токсичность, взрывобезопасность, минимальные коррозионные действия.

Экстракция является эффективной при высоком содержании в производственных сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность. Наиболее широко применяется для очистки сточных вод предприятий по термической обработке твердых топлив (углей, сланцев, торфа), содержащих значительное количество фенолов.

,

Расчет вертикального экстрактора

1. Фактор экстракции:

Ψ=,

где Свх и Свых – входная и требуемая выходная (ПДК) концентрация загрязняющего вещества в сточной воде.

2. Объемный расход экстрагента:

, м 3 /ч,

где QСВ – расход сточной воды, м 3 /ч;

m – коэффициент распределения.

м 3 /ч

3. Концентрация извлеченного вещества в экстракте (при исходном чистом экстрагенте):

=60*14/(1+27) = 30 мг/л .

4. Требуемая степень экстракции:

= 27/28 = 0,96.

5. Поперечное сечение аппарата:

, м 2 ,

где w – скорость потока, м/с. В расчетах w=0,02 м/с.

м 2

6. Диаметр колонны:

= 86 м .

7. Высота колонны: H=6D = 515м.

8. Высота вывода ТФ (из уравнения сообщающих сосудов):

, м,

где и – плотности ЛФ и ТФ (воды), =1000 кг/м3;

и – высоты ЛФ и ТФ, =H/5

м.

Практическая работа №3.

Биохимическая очистка сточных вод. Расчет аэротенка

Цель работы: Приобретение знаний и навыков по расчету процессов и сооружений биологической очистки сточных вод.

Биохимические методы очистки сточных вод основаны на способности микроорганизмов использовать многие загрязняющие вещества для питания в процессе жизнедеятельности. Сточные воды, направляемые на биохимическую очистку, характеризуются величиной БПК и ХПК. БПК – это биохимическое потребление кислорода, или количество использованного кислорода для биохимического окисления органических веществ в воде, мг О2/мг вещества, за определенный промежуток времени (например, БПК5 – за 5 суток).

БПКполн – полная биохимическая потребность кислорода до начала процессов нитрификации.

ХПК – химическое потребление кислорода, или количество кислорода, необходимого для окисления всех восстановителей, содержащихся в воде.

Биохимическая очистка проводится в естественных и искусственных сооружениях. Естественными сооружениями являются поля орошения, поля фильтрации и биологические пруды. Искусственные сооружения биологической очистки целесообразно делить на три группы:

1) сооружения, в которых активная биомасса закреплена на неподвижном материале, а сточная вода тонким слоем скользит по материалу загрузки (биофильтры);

2) сооружения, в которых активная биомасса находится в воде в свободном (взвешенном) состоянии (аэротенки, окситенки);

3) сооружения, в которых сочетаются оба варианта (погружные биофильтры, биотенки, аэротенки с заполнителями).

Активный ил (АИ), или активная биомасса состоит из живых организмов и твердого субстрата, представляет собой амфотерную коллоидную систему. Субстрат (до 40% в АИ) представляет собой твердую отмершую часть остатков водорослей и других веществ, к которым прикрепляются микроорганизмы. Биопленка имеет вид слизистых обрастаний толщиной 1-3мм и более, от серовато-желтого до темно-коричневого цвета.

Аэротенк представляет собой открытый бассейн, оборудованный устройствами принудительной аэрации. Это – аппарат с постоянно протекающей сточной водой, во всей толще которой развиваются аэробные микроорганизмы, потребляющие субстрат, т.е. загрязнение этой сточной воды. Сточная вода непрерывно перемешивается и аэрируется до насыщения кислородом воздуха.

Аэротенки могут быть классифицированы по гидродинамическому режиму их работы: 1) аэротенки идеального вытеснения; 2) аэротенки идеального смешения; 3) аэротенки промежуточного типа.

Окситенки предназначены для биологической очистки сточных вод и могут быть использованы как самостоятельные сооружения или в двухступенчатой схеме в сочетании с аэротенками. В окситенках вместо воздуха применяется технический кислород, благодаря чему создаются условия для повышения дозы ила и его активности, снижаются прирост ила и энергозатраты на аэрацию, увеличивается окислительная мощность и снижаются эксплуатационные расходы очистных сооружений.

Биологический фильтр — это очистное сооружение, заполненное загрузочным материалом, через который фильтруется сточная вода и на поверхности которого развивается биологическая пленка, состоящая преимущественно из аэробных микроорганизмов. Очистка сточных вод осуществляется вследствие жизнедеятельности указанных микроорганизмов.

Задача технологического расчета аэротенков – определение основных параметров системы (длительность аэрации, расход воздуха, объем), по которым устанавливаются размеры сооружения. Типовые аэротенки имеют размеры 36-114 м длины, 8-36 м ширины и 3-5 м глубины. Имеются следующие типовые данные:

– число коридоров – 2, 3 и 4;

– ширина коридоров – 4, 5, 6 и 9 м;

– шаг длины коридора – 6 м (длина стандартной панели);

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector