مدل سازی و شبیه‌سازی ستون استخراج ضربه ای سینی دار به‌همراه موازنه جمعیت قطره ها

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

در این پزوهش از یک مدل دقیق فیلمی با در نظر گرفتن اختلاط پیش رو برای پیش‌بینی رفتار انتقال جرمی ستون استخراج سینی­دار ضربه­ای استفاده‌شده است. برای توصیف هیدرودینامیک ستون از مدل پایای موازنه جمعیت استفاده شد. معادله­های مدل­ سازی شامل معادله ­های قطره ­های فاز پراکنده و معادله ­های دیفرانسیل پاره­ای بوده که به‌طور هم‌زمان با استفاده از روش­ های خط­ ها و تفاضل مرکزی حل شدند. سامانه­ ی مورد بررسی در این پژوهش آب ـ اتیل استات بود. قطر میانگین و توزیع اندازه قطره ­ها در دو حالت حجمی با استفاده از مدل توسعه‌یافته محاسبه شدند. نتیجه­ های شبیه­ سازی با داده­ های تجربی مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقایسه نتیجه­ ها نشان داد که قطر میانگین قطره­ های دارای 65/0 % خطا نسبت به داده‌های تجربی داشته درحالی‌که خطای رابطه نیمه تجربی 36/8 % می‌باشد. مد­­ل­ سازی دقیق ستون با اعمال تغییرهای اندازه قطره ­ها توسط موازنه جمعیت قطره ­ها در طول ستون استخراج نشان داد که مدل توافق خوبی با داده‌های تجربی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kislik V. S., "Solvent Extraction: Classical and Novel Approaches", Elsevier, (2012).
[2] Asadollahzadeh M., Shahhosseini Sh., Torab-Mostaedi M., Ghaemi A., Drop Behavior in a Pilot Plant Oldshue–Rushton Extraction Column for Three Various Liquid-Liquid Systems, Sep. Purif. Technol., 159: 7-17 (2016).
[3] Asadollahzadeh M., Torab-Mostaedi M., Shahhosseini Sh., Ghaemi A., Experimental Investigation of Dispersed Phase Holdup and Flooding Characteristics in a Multistage Column Extractor, Chem. Eng. Res. Design, 105: 177-187 (2016).
[4] Asadollahzadeh M., Hemmati A., Torab-Mostaedi M., Shirvani M., Ghaemi A., Mohsenzadeh Z., Use of axial Dispersion Model for Determination of Sherwood Number and Mass Transfer Coefficients in a Perforated Rotating Disc Contactor, Chinese J. Chem. Eng., 25: 53-61 (2017).
[5] Hosseinzadeh M., Shirvani M., Ghaemi A., A Study on Mean Drop Size and Drop Size Distribution in an Educator Liquid–Liquid Extractor, Sep. Purif. Technol., 201: 205-213 (2018).
[7] Mohanty, S., Vogelpohl, A., A Simplified Hydrodynamic Model for a Pulsed Sieve-Plate Extraction Column, Chem. Eng. & Proc., 36: 385-395 (1997).
[8] Khani Al, Gourdon S.D., Casamatta C., Dynamic and Steady State Simulation of Hydrodynamics and Mass Transfer in Liquid-Liquid Extraction Column, Chem. Eng. Sci., 53: 1295-1305 (1989).
[9] Haverland, H., Vogelpohl, A., Gourdon, C., Casamatta, G., Simulation of Hydrodynamics in a Pulsed Sieve-Plate Column, Chem. Eng. Technol., 10: 84-91 (1987).
[10] Luo, G.S., Li, H.B., Tang, X.J., Wang, J.D., Drop Breakage in a Coalescence-Dispersion Pulsed-Sieve-Plate Extraction Column, Chem. Eng. J., 102: 185-191 (2004).
[11] Weinstein O, Semiat R and Lewi D.R., Modeling, Simulation and Control of Liquid-Liquid Extraction Columns, Chem. Eng. Sci., 53(2): 325-339 (1998).
[12] Bastani D., Stage-Wise Modeling of Liquid-Liquid Extraction Column, IJE Transactions., 17(1):  7-17 (2004).
[13] Tang X, Luo G, and Wang J., A Dynamicforward Mixing for Evaluating the Mass Transfer Performance of an Extraction Column, Che. Eng. Sci., 59(21): 4457-4466 (2004).
[15] Ettouney R.S, El-Rifai M.A., Ghallab A.O., Steady State Modeling of Perforated Plate Extraction Columns, Chem. Eng & Process., 46(8):713-720 (2007).
[16] Morales C, Elman H, and Perez A., Modeling and Simulation of Liquid Extraction Column with Structured Packing, C&C Eng., 31(12): 1694-1701 (2007).
[17] Martunus, Helwani Z, Othman M.R., Forward Mixing Model In A Rotating Disc Contactor for Kerosene–Acetic Acid–Water System, Chem. Eng. Sci., 34(10): 2901-2909 (2010).
[18] Ettouney R.S, El-Rifai  M.A, Composition Dynamics in Perforated Plate Liquid Extraction Column, IChem E., 89(11): 2228-2235 (2011).
[19] Casamatta, G., Vogelpohl, A. Modeling of Fluid Dynamics and Mass Transfer in Extraction Column, Ger. Chem. Eng, 96-103(1985).
[20] Godfery, J.C., Slater, M.J., "Liquid-Liquid Extraction Equipment", John Wiley & Sons, Inc., (1994).
[21] Wang, T., Wang, J., Jin, Y., A Novel Theoretical Break-Up Kernel Function for Bubble/Droplets in a Turbulent Flow, Chem. Eng. Sci., 4629-4637 (2003).
[23] Usman, M.R., Hussain, S.N., Rehman, L., Bashir, M., Butt, M.A., Mass Transfer Performance in a Pulsed Sieve-Plate Extraction Column, Proc. Pakistan Acad. Sci., 173-179 (2006).
[24] Usman, M.R., Rehman, L., Bashir, M., Drop size and Drop Size Distribution in a Pulsed Sieve-Plate Extraction Column, Proc. Pakistan Acad. Sci., 41-46 (2008).