Proiectarea tehnologică a unei instalații de eliminare și recuperare a fenolului prin extracție în MTBE urmată de fracționare

1. BILANŢUL DE MATERIALE

Pentru coloana de extracţie:

Tabelul 1.1. Bilanțul material masic al coloanei de extracție

Fluxuri Debit (kg/h) Total

Intrare APĂ+FENOL 18000.0000 21158.5309

MTBE 3158.5309

Ieşire EXTRACT 3961.7284 21157.8205

RAFINAT 17196.8205

Tabelul 1.2. Bilanțul material molar al coloanei de extracție

Fluxuri Debit (kmol/h) Total

Intrare APĂ+FENOL 942.5994 986.0791

MTBE 43.4797

Ieşire EXTRACT 66.6367 926.1474

RAFINAT 919.5107

Tabelul 1.3. Compoziția in fracții masice a coloanei de extracție

COMPOZIȚIA MASICĂ,

fr. masă APĂ+FENOL MTBE EXTRACT RAFINAT

MTBE 0,0000 0,9446 0,5540 0,0459

APĂ 0,9300 0,0553 0,1291 0,9538

FENOL 0,0700 8,5703*10-5 0,3169 2,8615*10-4

TOTAL 1 1 1 1

Tabelul 1.4. Compoziția in fracții molare ale coloanei de extracție

COMPOZIȚIA MOLARĂ,

fr. mol APĂ+FENOL MTBE EXTRACT RAFINAT

MTBE 0,0000 0,7772 0,3736 9,7316*10-3

APĂ 0,9858 0,2227 0,4262 0,9902

FENOL 0,0142 6,6048*10-5 0,2002 5,6864*10-5

TOTAL 1 1 1 1

Pentru coloanele de fracționare:

COLOANA I

Tabelul 1.5. Bilantul material masic pe coloana 1 de regenerare a solventului

Fluxuri Debit (kg/h) Total

Intrare EXTRACT 3961,7284 3961,7284

Ieşire FZ_SOLVENT 2333,5131 3963,5976

FENOL 1630,0845

Tabelul 1.6. Bilanțul material molar pe coloana 1 de regenerare a solventului

Fluxuri Debit (kmol/h) Total

Intrare EXTRACT 66,6367 66,6367

Ieşire FZ_SOLVENT 33,6190 67,7363

FENOL 34,1173

Tabelul 1.7. Compoziția in fracții masice a coloanei 1 de regenerare a solventului

COMPOZIȚIA MASICĂ,

fr. masă EXTRACT FZ_SOLVENT FENOL

MTBE 0,5540 0,9402 4,7943*10-4

APĂ 0,1291 0,0596 0,2296

FENOL 0,3169 1,1563*10-4 0,7699

TOTAL 1 1 1

Tabelul 1.8. Compoziția in fracții molare a coloanei 1 de regenerare a solventului

COMPOZIȚIA MOLARĂ,

fr. mol EXTRACT FZ_SOLVENT FENOL

MTBE 0,3736 0,7631 2,5986*10-4

APĂ 0,4262 0,2369 0,6089

FENOL 0,2002 8,78975*10-5 0,3909

TOTAL 1 1 1

COLOANA II

Tabelul 1.9. Bilantul material masic pe coloana 2 de regenerare a solventului

Fluxuri Debit (kg/h) Total

Intrare RAFINAT 17196,8025 17196,8025

Ieşire FZ_MTBE 820,0665 17197,4024

APĂ 16376,7374

Tabelul 1.10. Bilanțul material molar pe coloana 2 de regenerare solventului

Fluxuri Debit (kmol/h) Total

Intrare RAFINAT 919,5107 919,5107

Ieşire FZ_MTBE 10,8607 919,5107

APĂ 908,6500

Tabelul 1.11. Compoziția in fracții masice a coloanei 2 de regenerare solventului

COMPOZIȚIA MASICĂ,

fr. masă RAFINAT FZ_MTBE APĂ

MTBE 0,0459 0,9570 2,4359*10-4

APĂ 0,9538 0,0430 0,9995

FENOL 2,8615*10-4 5,3410*10-7 3,0046*10-4

TOTAL 1 1 1

Tabelul 1.12. Compoziția in fracții molare a coloanei 2 de regenerare solventului

COMPOZIȚIA MOLARĂ,

fr. mol RAFINAT FZ_MTBE APĂ

MTBE 9,7316*10-3 0,8197 4,9805*10-5

APĂ 0,9902 0,1803 0,9999

FENOL 5,6864*10-5 4,2852*10-7 5,7539*10-5

TOTAL 1 1 1

2. PARAMETRII DE OPERARE

Pentru coloana de extracţie:

Taler Temperatura, 0C Presiunea, bar

1 33 3,95

2 33 3,96

3 33 3,97

4 33 3,98

5 33 3,99

6 33 4,00

7 33 4,01

8 33,1 4,02

9 34 4,03

Figura 2.1. Profilul temperaturii pe coloana de extracție

Pentru coloana 1 de regenerare:

Taler Temperatura, 0C Presiunea, bar

1 90,6 1,28

2 91,4 1,28

3 91,5 1,29

4 91,5 1,29

5 91,7 1,29

6 104,7 1,29

7 107,8 1,29

8R 119,8 1,32

Figura 2.2. Profilul temperaturii pe coloana 1 de regenerare

Pentru coloana 2 de regenerare:

Taler Temperatura, 0C Presiunea, bar

1 62 1,09

2 62 1,09

3 62,1 1,09

4 62,1 1,09

5 62,1 1,09

6 62,1 1,09

7 62,1 1,09

8 90,4 1,09

9 102,6 1,11

Figura 2.3. Profilul temperaturii pe coloana 2 de regenerare

3.NUMARUL DE ECHILIBRE TEORETICE ÎN EXTRACŢIE ŞI

FRACŢIONARE

Pentru coloana de extracţie:

Ntt=9

Pentru coloana I de fracţionare (regenerare ):

Ntt=8

Pentru coloana II de fracționare(regenerare):

Ntt=9

4. DIAMETRUL ŞI ÎNĂLŢIMEA COLOANELOR DE EXTRACŢIE ŞI FRACŢIONARE

4.1. COLOANA DE EXTRACȚIE

DIAMETRUL COLOANEI DE EXTRACŢIE

Coloana de extracţie este prevăzută cu umplutură, inele Raschig de ceramică, de dimensiuni 25-25-3 mm, cu caracteristici recomandate de literatură.

Pentru calculul diametrului se foloseşte ecuaţia continuităţii volumice, aplicată fazei lichide continue (faza apoasă sau faza solvent ), cealaltă fază lichidă fiind faza dispersă.

Vc=vc*Acol ; vc=vîc*FÎ ; Acol=π*Dcol2/4

unde Vc – debitul de fază continuă, m3/h

vc – viteza reală a fazei continue în secţiunea liberă a coloanei (lipsită de umplutură), m/h

vîc – viteza de înecare a fazei continue, m/h.