Massabalans circulatiesysteem

[mausss1]

Hallo,
 
Ik ben bezig met een onderzoeksopdracht voor mijn opleiding Allround procesoperator niveau 4 (MBO4).
 
Afgelopen week heb ik een discussie gehad met een procestechnoloog over een (ik dacht heel eenvoudig) deel van een massabalans die ik heb gemaakt.
 
Het gaat om een klein deel van een massabalans over meerdere tanks van een spoelsysteem, namelijk een circulatie over een tank waar een vuile vloeistofstroom binnenkomt. in de volgende afbeelding de twee tanks waar het om gaat weergegeven:

1e trap balans 540 keer bekeken

 
Met de massabalans wil in bepalen hoeveel IJzer er in de tanks aanwezig is per liter vloeistof (g/l)/
vanuit de circulatietank wordt dus vloeistof gecirculeerd over de werktank. bij een stabiel proces is het ijzergehalte in de circulatietank 1g/l. uit de circualtietank wordt gespuid en er komt continu een stroom iets schonere vloeistof binnen (uit 2e trap circulatietank). 
 
de stromingshoeveelheid (flow) over de werktank is ongeveer 1200l/h. In de werktank komt dus 1200l/h vloeistof met 1g/l ijzer binnen, daarnaast stroomt er nog 200l/h vloeistof met 6g/l ijzer de werktank in. In de werktank mengen deze twee stromen en uiteindelijk loopt de tank over en loopt de vloeistof terug naar de circulatietank (en 200l/h gaat via een andere route het systeem uit (uitsleep)).
 
Nu ben ik er vrijwel zeker van dat in de werktank de vervuiling veel hoger is dan in de circulatietank omdat in de werktank continu een zwaar vervuilde stroom binnenkomt. in de circulatietank komt juist een schonere stroom binnen en er wordt gespuid uit de werktank waardoor het ijzergehalte daar altijd rond de 1g/l is. maar als ik de werktank bereken:
 
stroom 1:  200l/h met 6g/l ijzer
 
stroom 2: 1200l/h met 1g/l ijzer
 
 
 
   stroom 2:        +       stroom 1     : stroom 2 + stroom 1=  ijzerconcentratie werktankinhoud.
 
((1200l/h x 1g/l) + (200l/h x 6g/l))  :  (1200l/h + 200l/h) = 1,71g/l
 
 
 
In de werktank is het IJzergehalte dus veel hoger lijkt mij, maar volgens de procestechnoloog is dat helemaal niet waar. Hij zegt dat het ijzergehalte in de werktank uiteindelijk altijd gelijk is aan het ijzergehalte in de circulatietank. Volgens hem is het zo dat de vervuilende stroom met 6g/l ijzer in een circulatie geen plaatselijk effect heeft, de hele circulatie (dus de circulatie- en werktank) kan volgens hem ten aller tijde als 1 blok in de balans worden gezien ipv 2 blokken zoals in de bijgevoegde afbeelding. 
 
om een idee te krijgen hoe dit syteem er in werkelijkheid uitzien voeg ik nog een afbeelding bij (insleep en uitsleep is meesleep en dat is de 200l/h). Als de werktank veel vuiler is dan de circulatietank dan heeft dat gevolgen voor het naastliggende systeem!

circulatie 543 keer bekeken

 
Ik was er vrij zeker van dat wat ik heb gemaakt klopt. Denk ik nou gewoon helemaal verkeerd of klopt wat ik zeg gewoon? 
 
Alvast bedankt!

[Jan van de Velde]

Opmerking moderator

Verplaatst naar "Praktische en overige technische wetenschappen"

[Pinokkio]

Ik was er vrij zeker van dat wat ik heb gemaakt klopt. Denk ik nou gewoon helemaal verkeerd of klopt wat ik zeg gewoon?

Het lijkt me dat jij gelijk hebt, en dat die procestechnoloog fout zit
 
Maar is het niet mogelijk om gewoon te meten hoeveel ijzer er in de beitsspoelvloeistof zit?

[mausss1]

Het lijkt me dat jij gelijk hebt, en dat die procestechnoloog fout zit
 
Maar is het niet mogelijk om gewoon te meten hoeveel ijzer er in de beitsspoelvloeistof zit?

 
Helaas is het niet (zomaar) mogelijk om een monster te nemen uit de werktanks. Als de installatie in bedrijf is is het proces overkapt, tijdens stilstand zijn de werktanks leeg. In het leidingwerk zijn alleen monsternamenpunten aangebracht om monsters van de circulatietanks te nemen (daar heb ik ook metingen van).

[Pinokkio]

Een dom ontwerp, zonder monsternamepunten op de plaatsen waar het van belang is.
 
De vloeistof die naar de circulatietank stroomt zal meer ijzer bevatten dan 1 g/L en waarschijnlijk zelfs wat meer dan de 1,71 g/L die jij berekend hebt omdat de uitsleep wat minder ijzer zal bevattten door besproeing met verse circulatievloeistof. Je stroomschema in de eerste tekening is eigenlijk niet helemaal juist.
 
Als de overloop aan dezelfde zijde van de werktank is als de uitsleep en de sproeiers, dus beiden rechts zoals in de tweede tekening, dan geldt die 1,71 g/L alleen voor de ijzerconcentratie rechts van de overloopplaat. Maar links van de overloopplaat zal de ijzerconcentratie dan veel hoger zijn dan 1,71 omdat de circulatievloeistof daar nauwelijks zal mengen met de oplossing die daar staat, maar erbovenop valt en vrijwel meteen over de overloop stroomt. Als je begrijpt wat ik bedoel.
 
Maar wellicht is de tekening niet de werkelijkheid weer en zit de overloop helemaal links terwijl de uitsleep en sproeiers rechts zitten. In dat geval is de de circulatievloeistof gedwongen om door de hele tank te stromen om de overloop te bereiken. Zo zou een goed ontwerp moeten zijn, maar of dat zo is moet jij eens uitzoeken.

[mausss1]

 
Als de overloop aan dezelfde zijde van de werktank is als de uitsleep en de sproeiers, dus beiden rechts zoals in de tweede tekening, dan geldt die 1,71 g/L alleen voor de ijzerconcentratie rechts van de overloopplaat. Maar links van de overloopplaat zal de ijzerconcentratie dan veel hoger zijn dan 1,71 omdat de circulatievloeistof daar nauwelijks zal mengen met de oplossing die daar staat, maar erbovenop valt en vrijwel meteen over de overloop stroomt. Als je begrijpt wat ik bedoel.

 
Er zitten inderdaad wat ontwerpfouten in het systeem, maar de reden dat er geen monsternamenpunten aanwezig zijn voor de werktanks is dat de waardes daar nooit erg belangrijk waren, De vloeistoffen in de circulatietanks werden alleen gemeten om te controleren of er geen plotselinge verhogingen in ijzer waren (word nu inline met een geleidbaarheidsmeter gedaan).
Uit mijn onderzoek moet blijken of geld kan worden bespaard met een een nieuw systeem dat beitsspoelvloeistof gebruikt (pre-dip). Daardoor worden de ijzergehaltes in de werktanks ineens belangrijk.

flowsheet 549 keer bekeken

De tekening klopt, de sproeiers en de overloop zitten beide rechts. de strip staal die door de werktank heen beweegt met ruim 300m/min zorgt waarschijnlijk wel voor behoorlijk wat menging. Daarnaast wordt directe stroming naar de overloop aan de linker zijde van de strip staal geblokkeerd door de strip zelf lijkt mij.
 
Het lijkt wel logisch dat de uitsleep grotendeels bestaat uit de vloeistof uit de sproeiers, daarom ga ik uitzoeken of het verstandig is om voor de uitsleep de ijzerconcentraties te gebruiken uit de 1e circulatietank.
 
Bedankt voor je input!

[Pinokkio]

De tekening klopt, de sproeiers en de overloop zitten beide rechts. de strip staal die door de werktank heen beweegt met ruim 300m/min zorgt waarschijnlijk wel voor behoorlijk wat menging.

Denk ik niet. De vloeistof die uit de rechter sproeiers komt valt bovenop de vloeistof in de werktank en gaat meteen rechts over de overloop. Menging zal nihil zijn omdat de staalstrip omhoog beweegt. Dus de vloeistof van de staalstrip gaat echt niet daar tegenin omlaag.
De vloeistof uit de linker sproeiers valt op de vloeistof tussen de metaalstrips en boven de rol. Enige menging zal optreden voordat het rechts over de overloop gaat, maar de vloeistof onder de metaalstrip in de werktank zal daar weinig van merken en zou wel eens een ijzergehalte van misschien wel 4 of zelfs 5 g/L kunnen hebben.
Ik denk (gebaseerd op de tekening want ik kan het niet in het echt zien) dat het onderdompelen in de werktank in het huidige ontwerp alleen wat nut heeft voor één kant van de metaalstrip maar veruit het meeste ijzer op de rechterkant van de staalstrip pas weggespoeld wordt op het stuk boven het vloeistofniveau waar het sproeien plaats vindt.
 

Daarnaast wordt directe stroming naar de overloop aan de linker zijde van de strip staal geblokkeerd door de strip zelf lijkt mij.

Dat denk ik niet. Allereerst kan in dat geval de vloeistof onder de rol door naar links stromen, maar bovendien denk ik niet dat de staalstrip exact even breed is als de werktank.