Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 [ 101 ] 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225

Рис. IX-11. Схема однократной экстракции

Рис. IX-12. Схема многократной экстракции:

1 - 3 - ступени экстракции

Очевидно, в этом случае можно получить лучшее качество рафинатного раствора по сравнению с однократной экстракцией, однако выход конечного рафинатного раствора (рафината) уменьшается.

Противоточная экстракция характеризуется многократным контактированием в противотоке рафинатных и экстрактных растворов, целью которого является обеспечение заданного изменения их составов. Противо-точное контактирование фаз может быть осуществлено либо в системе аппаратов типа смеситель-отстойник (рис. IX-13), либо в аппарате колонного типа с контактными устройствами различных конструкций (рис. IX-14).

Противоточная экстракция обеспечивает получение продуктов заданного качества при высоких их выходах.

Многоступенчатая противоточная экстракция с флегмой. В процессе экстракции без применения флегмы концентрация экстрактного раствора на выходе из аппарата определяется условиями равновесия с исходным раствором, что офаничивает степень разделения. Чтобы увеличить степень разделения, создают возвратный поток экстракта в виде флегмы Л„ (см. рис. IX-13, б). В этом случае экстрактный раствор S,, как обычно, направляется на регенерационную установку, где из него удаляют растворитель L„, который затем смешивают с исходным растворителем L. Поток экстракта 0„, уходящий из регенерационной установки, делится на две части; часть О, отводится в виде готового экстракта, а другая часть возвращается в аппарат в виде флегмы R. Поток поступающей в аппарат флегмы удаляет из экстрактного раствора часть растворителя и целевых компонентов, которые в конечном итоге переходят в рафинатный раствор. В результате увеличиваются степень разделения и выход рафинатного раствора. Вместе с тем увеличивается расход избирательного растворителя (экстрагента), что приводит к увеличению размеров и стоимости экстракционной установки. Поэтому выбор доли экстракта, возвращаемого в виде флегмы, должен производиться на основе технико-экономических расчетов. При этом надо иметь в виду тот факт, что при рециркуляции части экстракта поток флегмы должен быть таким, чтобы составы экстрактных и рафинатных растворов соответствовали двухфазной области на треугольной диафамме, т.е. возвращаемый поток экстракта не должен приводить к полной взаимной растворимости компонентов.

Применение флегмы на стороне выхода рафинатного раствора нецелесообразно.

Многоступенчатая противоточная экстракция двумя растворителями. Процесс экстракции с применением двух растворителей, имеющих офаниченную взаимную растворимость, позволяет повысить избирательность процесса, а также изменить некоторые свойства смеси, влияющие на процесс массопередачи: снизить межфазовое поверхностное натяжение, уменьшить вязкость, увеличить разность плотностей фаз и т.д. Это позволяет наиболее полно реализовать разделяющую способность растворителей по сравнению с другими методами экстракции в сопоставимых условиях. При этом один из растворителей является экстрагирующим и должен хорошо растворять извлекаемые компоненты (например, ароматические углеводороды), тогда как второй растворитель является "отмывочным" и должен хорошо растворять неизвлекаемые компоненты (например, парафино-нафтеновые углеводороды).

Принципиальная схема противоточной многоступенчатой экстракции с применением двух растворителей приведена на рис. IX-13, е.

Рис. IX-13. Схема противоточной экстракции в аппаратах типа смеситель-отстойник:

1,2 - п - ступени экстракции; а - про-тивоточная экстракция с одним растворителем; б - многоступенчатая противоточная экстракция с флегмой; в - многоступенчатая противоточная экстракция с двумя растворителями

Рис. IX-14. Схема противоточной экстракции в аппаратах колонного типа

1 + 1

РАСЧЕТ ОДНОКРАТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ

Для расчета процесса однократной экстракции необходимо располагать бинодальной кривой с конодами и составом или иной характеристикой сырья, определяемой точкой F (рис. IX-15).

В результате расчета определяют удельный расход растворителя Qi/gp, количество образовавшихся рафинатного и экстрактного растворов и gs, содержание в них растворителя xj, и xs, выходы рафината др и экстракта до.

Проведем однократную обработку сырья F растворителем L. На треугольной диаграмме смесь сырья и растворителя определяется точками, лежащими на прямой LF, которая характеризует постоянство соотношения компонентов А и В при разбавлении исходной системы растворителем L.

Количество растворителя должно быть выбрано таким образом, чтобы точка N, соответствующая тройной смеси компонентов А, В и L, была расположена внутри области, ограниченной бинодальной кривой и отвечающей расслаивающимся растворам.

Если растворителя добавлено небольшое количество и тройная смесь характеризуется точкой на отрезке прямой FN,, то такая смесь, как было показано выше, образует однофазную систему. Растворитель в этом случае полностью растворен в исходном сырье и экстракция при данной температуре невозможна. Таким образом, точка N, на нижней ветви бинодальной кривой определяет минимальный расход растворителя при однократной экстракции.

Если растворитель будет взят в слишком большом количестве, то характеризующая тройную систему точка попадет на участок LN за пределами области, ограниченной бинодальной кривой, и вновь образуется однофазная система. Все сырье будет растворено в растворителе. Точка N2 на верхней ветви бинодальной кривой соответствует максимальному расходу растворителя при однократной экстракции.

Таким образом, расход растворителя должен быть выбран таким, чтобы точка N тройной системы располагалась между точками N, и N2 внутри области, ограниченной бинодальной кривой, и тогда на основании первого свойства треугольных диаграмм

Рнс. IX-15. Расчет однократной экстракции на треугольной диаграмме