Амалиёт 4 Сорбция жараёнини амалга ошириш учун дасгоҳларни танлаш ва ҳисоблаш

Амалиёт 4


Сорбция жараёнини амалга ошириш учун дасгоҳларни танлаш ва ҳисоблаш.

Ишдан мақсад. Сорбцион ускуналарни танлаш ва уларни ҳисоблаш.

Назарий қисм: Қатронларнинг зич жойлашган турғун холатдаги дасгоҳлар одатда қатрон филтрлари деб юритилади. Бу турдаги дасгоҳларнинг ишлаш принципи зич жойлашган қатронлар орасидан аралашмаларнинг ўтиши кузатилади. Ҳозирги кунда уран ишлаб чиқаришда СНК типдаги ускуналар ишлатилмоқда, дасгоҳларнинг геометрик тузилишига кўра 1-3.4м диаметрли ва узунлигига кўра 9-10 метрни ташкил қилади.

Ускунанинг ишқорий мухитда ишлаши инобатга олиниб зангламас пўлатдан тайёрланади. Сорбцион ускуналарнинг ишлаш унумдорлиги йўқори бўлиб 270-320м³/соат аралашма ўтқариш қобилиятига эга. Ускуналарнинг конструктив жихатдан соддалиги билан ажралиб туради ва турли хил муаммоларни ишлаб чиқаришда туғдирмайди. Ускуналарда учрайдиган муаммолардан бири аралашмаларда хосил бўладиган гидравлик қаршилик ҳамда майда заррали қумлар хисобланади.

Ускунани оптимал ишлатиш учун ишлаш жараёнида қатронларни вақти вақти билан алмаштириш ҳисобланади, алмаштириш сабабларидан бири қатроннинг динамик тўйиниши охиригача малга оширилмаганлиги.Агар вақти вақти билан қатронларни дасгоҳларда алмаштирилмаса фойдали компонентни дасгоҳда йўқотили кузатилади. Дасгоҳларда қатронларни алмаштиришунинг ишлаш жараёнига паралел амалга ошириб,тўйиниш динамикаси тескари пропорционал ҳисобланади. Ҳозирги кунда ишлаб чиқаришда тўйиниш даражаси йўқори бўлган қатронлар ишлатилади.

Сорбцион дасгоҳларда сорбция жараёнинг амалга ошиши қатронларнинг дасгохда аралашмасдан тўйиниш даражасининг йўқорилиги билан ва фойдали компонентнинг хвостга чиқиб кетмаслиги кузатилади.

Дасгоҳнинг такоммиллашганлиги бу қатронни алмаштириш жараёнида қатроннинг ҳажимга алохида эътибор берилади Қатроннинг ҳажмини назорат қилишда ҳозирги кунда кузатув мосламари ўрнатилган. Сорцион ускунанисининг чизма холати 14 чизмада кўрсатилган. Колонанинг тузилиши қўйидаги қисмларга бўлинади:

1. 
   Конус қисми
   
2. 
   Цилинд қисми
   
3. 
   Кесик конус қисми
   
4. 
   Дренаж кассеталари(сорбция маточниклари учун).
   
5. 
   Қатрон сақлаш учун бункер.
   

Калонани ишлаш жараёни пастдан юқорига қараб сиқилган қатронда амаога оширилади. Дренаж кассеталарнинг асосий вазиваси қатронларни чиқиб кетмасликка йўл қўймасликдан иборат. Фойдали компонетни ютилиши ускунада динамик режимда амалга оширилади, ютилиш сивилган қатронлар орасидан ўтиб амалга оширилади.Бу жараённинг мураккаблигини таминлаб қатронларнинг тўйиниш даражасини ўзгаришига олиб келиб тахлилларнинг аниқлигини йўқотади.Сиқлган қатрон орасидан аралашманинг ўтиши вертикал типдаги сорбцион ускунанинг,такоммилашганлигини таъминлаб хвостга фойдали компонентнинг кам миқдорда чиқиб кетишини таъминлайди.




Рис.14

5.9.2. Ишлаб чиқаришда собция жараёнини оптимал систематик йўналишини аниқлаш турли хил усуллар ёрдамида аниқланади.

Сорбция жараёнида қатроннинг тўйиниш миқдори катта ахамиятга эга.Сорбцион ускунада тўйиниш чегараси 3 босқичдан иборат.

Ускунанинг оптимал ишлаш ситемаси унинг тўйиниш жараёнинга боғлиқ, шу учун ишлаб чиқаришда коннинг салохиятига қараб бу турдаги ускуналардаги қатронларни алмаштириш мақсадга мувовиқ.Туйинган қатрон суюқликларни қайта ишлаш участкаларга юборилади. Қатроннинг ускунанинг ичида тўйиниш даражасини 75-80% ошиб кетмасликни таъминлаш лозим акс холда фойдали компонентнинг маълум бир қисми хвостга чиқиб кетиш холлари атилади.. Бу усулнинг ишлаб чиқилишида асос қилиб утилиш тезлиги ташқи диффузия билан лимитланиш шарти қабул қилинган ва ифодада тавсифланади

dE/dt

=k1(Cисх-Cτ)

(5.19)

бу ерда Е- ютилиш бошланишидан t вақт моментидаги сингдирилаётган компонент бўйича ионет сиғими;

C_исх-C_τ- t вақт моментидаги ва дастлабки эритмадаги С_ксингдирилаётган компонент.
k₁-ташқи диффузиянинг кинетик коэффициенти.

Ютиш баландлиги Н бўлган, чизиқли тезлик W_L билан пастдан баландга етказиладиган, сингдириладиган компонентдан С_{исх(дастлабки)} ташкил топган эритма колоннасининг кесимини қараб чиқамиз. Эритма билан боғланиш моментида сорбентнинг биринчи микроқатламлари сорбирланаётган компонентга тўйинишни бошлайди.

Эритмани ошириш давомида сорбирланаётган компонент сўнги сорбент қатламлари билан тўйинади. Бунда концентрация колонна баландлиги бўйлаб пастдан баландга камайиши билан тақсимланади. Силжиш зонасидаги СК тезлиги эритма ҳаракат тезлигидан (сорбция бошланиши 0) то ФРК ҳаракат тезлигигача (унинг пайди бўлиш моментидан бошлаб) ўзгаради. Сорбция жараёнининг икки босқичга бўлиниш актуаллиги, ФРКнинг пайдо бўлиш давридаги қонунларининг вақт бўйича ўзгариши ва амалда ечими бўлмаган мураккаб дифференциал тенгламалар билан ифодаланишини ўз ичига олади.

Амалдаги корхонанинг сорбцион параметрларини ҳисоблашда, сорбцион қатламидаги ютиш тизимни ишчи ҳолатга келтирган вақтида фронт тақсимланишининг қандай шаклланганини билиш эмас, балки бошланиш даврининг тугаш моментини ва корхонанинг фаолияти давомийлигини билиш муҳимдир.

ФРКнинг юзага келишининг якунланиш босқичининг асосий кўрсаткичлари булар:

ФРК пайдо бўлиш вақти t ₀;

Е _мах,ИК бўйича сорбент қатлами эритмасининг биринчи бошланишидаги максимал сиғими ;

∆h сорбирланаётган компонент концентрациясининг (С _исх) дастлабкидан ортиқчагача (С _сбр ) ўзгарадиган ютиш ишчи қатламининг баландлиги;

Ишчи қатламнинг баландлиги формула бўйича топилади:

Δh=WL β ln

Сисх Сcбр

(5.20)

бу ерда W_L – ютиш қатламидаги эритма харакатининг чизиқли тезлиги м/соат ларда.

β – сорбциянинг кинетик коэффициенти (сорбент қатлами орасидан ўтувчи С_к эритмадаги концентрация, вақти давомида «е» марта камаяди (2,718)марта, соат)

С_кконцентрацияси ишчи қатламнинг исталган баландлигида (Δh₁) формула бўйича топилади:

lnC1=lnCисх

Δh1 WLβ

(5.21)
Агарда Δh₁ =Δτ-эритманинг боғланиш вақти сорбент қатламидаги Δh₁

W_L

lnC1=lnCисх-

Δτ β

(5.22)

Худди шунингдек

lnC2=lnCисх

Δh2 WLβ

(5.23)

Кинетик коэффициенти βни бир нечта усул билан аниқлаш мумкин:

β=t_o/K ,

бу ерда К-сорбентдаС_кконцентрацияланиш коэффициенти:

К=

Emax Cисх

г/л

(5.24)

Сорбцияхаракати бўйича топилган (W_f) параметрларининг кўчиш тезлиги қуйидагига тенг:

W_f=W_L/K (5.25)

V=150м^3/ч; СНК Ø 3,0м WL=21,2м/ч; С=45мг/л; to=24ч; Emax=40 k=Emax/C=40/2,5x0,045=355,6 β=to/k=24/355,6=0,067 Δh=WL β ln Сисх Сcбр Δh=21,2x0,067xln0,045/0,001=5,4м H=WfT, где Т-время между перегрузками. Wf=WL/K

Тушириладиган қатлам баландлиги:

H=W_LT/K (5.26)

Тушириладиган қатрон хажми аниқланади:

V_пер.см=hS (5.27)

Бу ерда S-колоннанинг кўндаланг кесим юзаси

Қатрон қатламининг умумий баландлиги формула бўйича аниқланади:

Н=Δh+h+h_рез (5.28)

h_рез – қатрон қатламининг захирадаги баландлиги, сорбцион тизимининг берилган параметрдан Δh ва h кўпайиш томонига қараб оғишидаисталмаган реакциясини камайтириши (одатда у Н дан 10-15% ташкил қилади);

Δh – ишчи қатлам баландлиги, С_исх дастлабкиси С_сбр гача қисқаради, м.

Если имеется колонна с известной высотой, тогда:

Агар колонна маълум баландликка эга бўлса, у ҳолда:

h_рез = Н-Δh-h (5.29)

Агар h_рез>0,1Н – қимматбаҳо ионитндан фойдаланиш коэффициентини ошириш зарур; эритма бўйича унумдорликни ошириш; Ортишлар орасидаги вақтини ошириш мумкин.

Вариантлар

Вариант	Берилган
	Δh	Cисх-Cτ (мг/л)	WL	К (%)	Emax	С	to
1	1	2	4	5	6	7	8
1	5	25	22,2	85	40	65	24
2	6	35	23,2	88	45	55	26
3	4,5	40	25,2	97	50	50	28
4	4	45	26,2	95	55	45	30
5	4,2	55	22,4	94	60	40	21
6	4,3	60	23,6	93	65	45	22
7	4,6	70	24,6	92	70	35	23
8	4,8	72	25,8	94	75	30	24
9	5,5	73	26,2	95	35	35	26
10	5,6	74	28,2	90	40	65	2