книги из ГПНТБ / Болдырев Ю.Н. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств учеб. пособие для целлюлоз.-бумаж. техникумов

3. Из материального баланса определим количество

дистиллята

и остатка:

G D = 276 кг/ч;

G w = 724 кг/ч.

4. Тепло, подводимое в колонну с исходной смесью

(рис. 13-5),

определяют из выражения

Q

1

=

G CFU

= ЮОО- 3,813 - 78 = 29710

3

кдж/ч.

F

5. Тепло, вносимое

флегмой,

Q2=GDcDtD

= 276 -2,874 -65 = 515103

кдж/ч.

6. Тепло, подводимое в колонну с греющим паром,

может

быть

определено из выражения

Q3 = D(in

— /„) = D (2730 — 558,9) =

D2171,

здесь

£п =2730

кдж/кг

— теплосодержание греющего пара

при р =

= 2 ати = 3 ата; z„ = 558,9 кдж/кг

— тепло­

содержание

конденсата.

7. Тепло, уносимое

остатком,

Qi = GwCwUv = 724 • 4,17 • 99 = 2990 • 103

кдж/ч.

8. Тепло,

уносимое

с парами,

поднимающимися с

верхней та­

релки, найдем из выражения

Qs=GD(l+R)

[r + cDtD]

= 276(1+2,0) [1110 + 2920-65]=

•

= 1 650 000

кдж/ч,

здесь теплота испарения дистиллята

г = 1050 - 0,95 +- 2270 (1 — 0,95) =1110

кдж/кг.

9. Расход

греющего пара

определяют из теплового

баланса

п _

Q4 + Q5 + Q6 — (Qt

+ Q2) _

2 990 000 1 650 000 6 000—(297 000 515 000) _

U—

i n

- l K

—

2171

—

=

1760

кг/ч.

О т в е т :

1760 кг/ч.

Контрольные

задачи

Задача

1. Определить температуру

кипения

бинарной смеси ук­

сусной кислоты

с водой при давлении

760 мм

рт. ст. и 400

н/м2.

Задача

2. 1000 кг

скипидара перегоняется в токе водяного пара

дара. Давление пара

1,5 кгс/см2.

Степень насыщения водяного пара

скипидаром ф = 0,7.

Исходную

смесь подают

подогретой

до

tH =

= 30° С. Потери тепла

в окружающую среду

составили

10%

от

общего расхода тепла на нагрев и испарение смеси. Найти

расход

пара на перегонку.

Задача

3. Бинарную

смесь

метилового спирта с водой

подают

в колонну

непрерывного

действия. В исходной

смеси содержится

ние метанола в исходной смеси

aF

= 25 вес. %,

в дистилляте aD =

= 98 вес. %, в кубовом

остатке

aw

= 2 вес. %• Определить

количе­

ство дистиллята и остатка.

Задача 7. Из 1000 кг бинарной смеси получено 760 кг дистил­

лята. Какое количество смеси уходит в остаток?-

Тема 14. Промывка и экстракция

(выщелачивание)

Основные

понятия

и расчетные формулы

1.

Коэффициент промывки

здесь

х р — равновесная

концентрация

раствора,

которая

может

быть получена при смешении начального раствора с про­

мывной жидкостью при полном завершении диффузии

изнутри частиц осадка в окружающий раствор;

х-—действительная

концентрация,

получающаяся

в

тех же

условиях за время, отводимое на промывку или выщела­

чивание.

Уравнение материального баланса

по жидкости имеет

вид:

L + W=V+Q,

(14-2)

где

L — количество раствора в осадке до промывки;

W — количество промывной жидкости;

V — количество сливаемого

раствора;

Q — количество раствора, оставшегося в осадке.

Уравнение материального баланса

по

извлекаемому

веществу:

I C 0 +

Vx=Q

- f -

Wx0,

(14-3)

здес

Со — концентрация

раствора в осадке до промывки;

Хв — концентрация промывной

жидкости.

Эффективность промывки вычисляют по формуле

1

-

&

-

J

^ .

<"-«>

(14-22)

[(і

~

) (ВІ - Qd + W* - ,] я/ -

І^-іл:,--,

чг-

(Qi — xi-

здесь

є, — коэффициент

промывки,

соответствующий

началу оро­

ВІ

шения осадка спрысковой

жидкостью;

— количество жидкости

в осадке к

моменту

подхода

его

100 — К".

(К".—концентрация

к

спрыскам,

равное

^

Д г

1

осадка в массовых процентах).

При экспериментальном определении коэффициентов вытесне­

ния рекомендуется

использовать для вычисления фг- формулу

(14-23)

Теоретическое значение отношения вытеснения может быть при­

ближенно определено по формуле

(14-24)

здесь

т — число спрысков;

К — отношение количества

промывной

жидкости на

данном

фильтре

к количеству

раствора

в

сгущенном

осадке

Qi

Действительная

величина

ф определяется

по

выражению

<іср0 =ф

1

т V"

(14-25)

т + X

где ф =

ф

фО

Если

Q1

= Q2 = . . . = Q„ = Q; fl7i = fl?2 = . . . = Г „ = Г 0

и 5j = S2

= . . .

. . . = S n = S,

равны

коэффициенты

промывки

є,

коэффициенты

вы­

теснения ф и одинаковы

по ступеням

промывки

константы

(і

и у

в этом случае для і = я

(14-26)

. Y« — 1 _ L v" —2 2

2

+ T + l =

J

r n

i

(14-27)

- т - 7 " - + • • • + T

Т — Л ° ~

W (QC\ — WQx0z) + VX0E (Ї — 1)

•

У^-^І

Л = 1 + ( т - 1 ) І С й ° и п г ? С

' .

(14-30)

Л 0 = 1 + ( Т - 1 ) ^ ( 1 - , )

•

О 4 " 3 1 . )

А

= " £ т ^ -

<14"32)

А = ш Ы '

(14"33)

Л о = 1 + ( у —

(14-34)

Число ступеней промывки

через комплекс А находят

по

формуле

„ _ i g [ l + ( T - l M ] ,

( 1 4 . 3 5 )

Концентрации отбираемых

с промывной

установки

растворов

равны

x

^ A

^

+ if+VAWJXo,

(14-36)

ОС

при

л г 0 = 0

и

-^—=G

имеем

xn

= $GA,

(14-37)

где G — потери вещества с промытой массой.

Примеры

Пример 1. Рассчитать трехступенчатую

промывку

сульфатной

целлюлозы на высоковакуумных

фильтрах.

Производительность ус­

тановки

равна 450 т в сутки целлюлозы.

На 1 г сухой целлюлозы

из котла

в выдувной резервуар

поступает

щелока 6,6 м3 при кон­

центрации 240

кг/м3.

Воды на промывку расходуется 8 м3. Концен­

трации массы

на выходе фильтров: Кі = 14,5%;

/Сг== 14,3%; Кз =

= 13,5%. Концентрация массы на

входе в ванны фильтров: К[ =

= K'v — /Сд = 1,25 %.

Коэффициенты

вытеснения

<рі = 0,7; ф2 = 0,65;

Р е ш е н и е . 1. Количество

растворов в массе на выходе фильт­

ров рассчитываем с учетом формулы (14-12):

Q 1 = = (

1 0 0 ~5 1 4 , 5

)450=2655 м* в сутки;

Q 2 = ( -

1

0

° 1 4 3 1 4 ' 3

) 4 5 Q = = 2 7 0 0

м

3

в

сутки;

Q 3 = ( -

І

0

° 1 3 5 1 3 ' 5

) 4 5 Q = 2 8 8 Q

л

3

в

сутки .

№і = 2700+ 3600

—2655 = 3645 м 3

в сутки;

№2 = 2880+ 3600

—2655 = 3825 м3

в сутки.

том формулы (14-2):

Ws=

(6,6• 450) + (8• 450) — 2655 = 3915 м3

в

сутки.

4.

Количество

оборотного щелока для разбавления массы в ме­

шалках вычисляем по формуле (14-13):

$ ! = ^ в " ^ 1 ' 2 5

• 450 - 2700=32850

м3

в

сутки;

S 2

=

1

0 0

1 ~ 1 , 2 5

• 450 - 2880=3 2 670 м3

в сутки.

5. Находим

количество щелока,

расходуемого

на разбавление

в выдувном

резервуаре

и мешалке

перед головным

фильтром:

Sa={-

^ " g 1

, 2 5 • 450)-(6,6 • 450)=29 880 мг

в сутки.

6.

Определяем

константы промывки р\- и у* по формуле (14-15):

я

1 (2700 + 32 850) — 1 (1 — 0,7) • 2655 _

n

, о Я

450 [1 • 5,9 (1—0,7) (8,1 + 73)]

~~ и,03й;

fl _ .

1 • (2880 + 32 670) —1 (1 -0,65)2700

_

п

. „

Р 2

—

450 [1 • 6 (1 — 0,65) (8,5 + 72,6)]

~ ^ > ^ 6 ' <

-1 • (3915 + 29 880) — 1 (1 — 0,55) 2880

=0,327;

450 [1 • 64 (1 — 0,55) (8,7 + 66,5)]

__

(2880 — 32 670) (1 • 3645 — 0,65 • 2700) _

1

р г -_

Т 2 ~ ~

1 • 2700 (1 — 0,65) (3825 + 32 670)

—

,

У 0 ;

_

(3915 +

29 880) (1 • 3825 — 0,55 • 2880) ^

.

fiq

ї а -~~

1 • 2880 (1 — 0,55) (3915 + 29 880)

1

, 0

8. По

формуле

(14-21)

потери

вещества

с

промытым

осадком

равны:

„

2970-240

712 000

c

n

0

°

= 1 +

(2,865 • 3915) =

1 +

11 353,5= 6 2

' 8

^ В сутки.

9. Концентрации

отбираемых

щелоков

по фильтрам

рассчиты­

ваем по формуле

(14-17):

хі = 0,53862,8 = 33,9

кг/м3;

%г = 1,503 • 62,8 = 94,5

кг/м3;

х3 = 2,865 • 62,8=180

кг/м3.

10. Показатели промывки находим по выражению (14-6):

*

1 8 0

о т е

относительная концентрация f =-^—— = 0,75;

•

Л

3 9 1

5

101»

относительный объем т =

_ 2 9 7 0 =

^ , 3 ^ ° ;

центрации

массы на

выходе с фильтров

15%, если на 1 кг сухой,

целлюлозы

из котла

поступает

L = 7 кг

щелока

с

концентрацией

Со = 24%.

При промывке нужно

получить

щелок

с

концентрацией

на входах в ванны фильтров

1,25%- Коэффициент

вытеснения <р =

= 0,6. Коэффициент промывки є =0,95.

Р е ш е н и е

1. Количество

жидкости в массе при концентрации.

15% на 1 кг сухой целлюлозы

равно

~

100 — 15

85

с „_

,

Q = — j g

= - ^ = 5 , 6 7

кг/кг.

2. Количество оборотного щелока будет

S = . M ^ L

= ^ = 7 3 , 3 3

кг/кг.

3. При расходе воды на промывку № 0 = 9 , 2 3 кг/кг

отбор щелока,

на выпарку составит:

V = 9,23 + 7 — 5,67 = 10,56 кг/кг.

4. Константы промывки по формуле

(14-15) будут равны:

п

[(5,67 + 73,33) — (1 — 0,6) 5,67] 0,95 _ _ п .

"~~

0,95 • 5,67 (1 — 0,6) (9,23 + 73,33)

—

U > 4

;

(5,67 +

73,33) (9,23 • 0,95 — 5,67 • 0,6) _ п

эд

Т

—

0,95 • 5,67 (1 — 0,6) (9,23 + 73,33)

— A d y -

•

32,4 - 1

_ 31,4 . _ 0 0 f i ,

2,39—1

~~ 1,39

г,

• 7 • 0,24

7 -

° . 2 4 _ п п і й о

/

а —

1 + (0,4 • 22,6 • 10,56) —

1

+ 91 — и - и 1 й ^

' « / Л 2 .

г

16,45

n r Q r

10,56

1 | С

/ = ^ ^ = 0 , 6 8 5 ;

ОТ=—у—=1,45;

11 = 0,685-

1,45 = 0,994;

О т в е т : /=0,685;

ш = 1,45;

11 = 0,994.

LC0- Vxn

= -Яр—

У / , . _ l X l _ х = АГ.

(14-38)

Константы промывки равны:

=

(14-39)

Ъ =

6 < д / - ' =

rW/-.-

(14-40)

ХІ^УІХІ-І

+ РІК.

(14-41)

Р е ш е н и е . 1. Поступает в

аппарат

со шламом жидкости

,

100 — 23

77

„ „ .

кг.

L=—^^—

= - ^ = 3 , 3 4

2. Выходит после промывки раствора

г,

100 — 32,75

67,25

=2,05 кг.

32,75

~~ 32,75

3. Расход воды на промывку составит:

_

100-11,5

88,5

?

W ° —

11,5

— W

—

'

4. Количество используемых щелоков равно:

V = L + W0

— Q =3,34 + 7,7 — 2,05 = 8,99 кг.

й

lg 3,83

2,79.

'

Принимаем /г = 3.

8. Потери вещества

с

осадком

находим по формуле (14-21):

0 =

-. 3

, 3 4

" ° ' 1 2 f . ; 4 - і

ч=0,00624 кг\кг.

1 +

1 0 - 4 9 7

• 8

- 9 9 •

-ш=г)

49 л 1

л; п =0,497 • 0,00624 { ^ — \ = 0

' 0 4 5 6 кг\кг,

или 4,56°/0 .

10.

Показатели промывки будут равны:

/ = т ё г = 0 , 3 6 5 ;

m = - ! 5 r = 2 ' 6 9 ;

11=0,365-2,69 = 0,982.

Пример 4. Рассчитать промывку целлюлозы на шнек-прессах

при показателях промывки: f = 0,6;

/л =

1,85; т]^:0,99.

На

промывку

1 кг сухой целлюлозы

поступает

щелока L = 7 кг

концентрацией С0

= 21%-