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

Пусть расход растворителя выбран таким, что его смесь с сырьем характеризуется точкой N, а концентрация растворителя в смеси будет равна . Очевидно, в этом случае расход растворителя определится из следующего соотношения:

9l NF x,f,

откуда

91 = др-

Гетерогенная система, характеризуемая точкой N, расслаивается на две равновесные фазы, определяемые точками, лежащими на концах коноды, проходящей через точку N. Точки R и S характеризуют соответственно рафинатный и экстрактный растворы, полученные в результате однократной экстракции, при выбранном расходе растворителя.

На основании первого свойства треугольной диаграммы количество образующихся рафинатного д и экстрактного дг растворов определяется из соотношения

9s

И уравнения материального баланса экстракции

9p + 9l = gr + gs-

Концентрации растворителя в рафинатном Хщ и экстрактном х растворах определяются точками, полученными при пересечении горизонталей, проведенных из точек R и S, со стороной треугольника AL.

При удалении растворителя из рафинатного раствора получим рафи-нат, характеризуемый точкой Р, которая находится на стороне АВ, так как содержание растворителя в рафинате равно нулю. Положение точки Р на основании четвертого свойства треугольной диаграммы определяется прямой, проходящей через точки растворителя L и рафинатного раствора R и пересекающей сторону АВ треугольника в точке Р. Аналогично определяется точка О, характеризующая состав экстракта, полученного после удаления растворителя из экстрактного раствора S.

Выходы рафината др и экстракта др могут быть найдены по известным количествам рафинатного д и экстрактного gs растворов и концентрациям в них растворителя

9р = gA-xut):

9о = 9s(-Xls) = 9р-9р.

или на основании первого свойства треугольной диаграммы

xap - xao

Итак, в результате однократной экстракции при выбранном расходе растворителя исходное сырье, характеризуемое точкой F, разделяется на рафинатный R и экстрактный S растворы; после удаления растворителя из них получают рафинат Р и экстракт Q.

Изменение расхода растворителя L будет сопровождаться перемещением точки N вдоль прямой LF и соответственно точек Я и S по нижней и верхней ветвям бинодальной кривой; эти точки определяются соответствующими конодами.

Как видно из рис. IX-15, увеличение расхода растворителя позволяет получать рафинат лучшего качества (с большим содержанием компонента А), однако выход такого рафината уменьшается (сокращается длина отрезка FQ). При максимальном расходе растворителя выход рафината высокого качества практически равен нулю (точка Р).

Соответственно минимальный выход экстракта определяется конодой J?,S,, проходящей через точку N,, отвечающую минимальному расходу растворителя (точка О,).

Таким образом, все возможные составы рафинатов находятся между точками и F, а все возможные составы экстрактов - между точками F и О,.

Поскольку при однократной экстракции образуются рафинатный и экстрактный растворы, находящиеся в равновесии (их характеристики определяются соответствующей конодой), разделение, достигаемое в этом случае, эквивалентно одной теоретической тарелке.

РАСЧЕТ МНОГОКРАТНОЙ ЭКСТРАКЦИИ

При обработке сырья растворителем в нескольких ступенях экстракции (см. рис. IX-12) можно получить рафинатный раствор лучшего качества, чем при однократной экстракции. В каждой ступени экстракции обработке растворителем подвергается рафинатный раствор предшествующей ступени, при этом экстрактные растворы выводятся из системы.

При многократной экстракции уменьшается выход конечного рафината, однако улучшается его качество.

Рассмотрим расчет многократной экстракции на треугольной диаграмме (рис. IX-16). Для расчета многократной экстракции должны быть заданы бинодальная кривая с конодами, состав исходного сырья (точка F) и состав конечного рафината (точка Р3) или экстракта (точка 63).

При добавлении к сырью F растворителя образуется система N„ которая после расслаивания образует экстрактный раствор S, и рафинатный раствор Я,. Положение точек Я, и S, на бинодальной кривой определяется конодой /?iS,, проходящей через точку N,.

Образовавшийся экстрактный раствор S, выводится из системы, а ра-

Рис. K-IO. Расчет миогократиой экстрак-i иа треугольной диаграмме

финатный раствор Л, обрабатывается новой порцией растворителя. В результате образуется система N2, которая способна к расслаиванию с образованием экстрактного раствора S2 и рафинатного раствора R2. Положение точек S2 и /?2 определяется конодой /?2.

Экстрактный раствор S2 удаляется из системы, а рафинатный раствор i?2 в следующей ступени экстракции вновь обрабатывается растворителем, где образуется система N3. Последняя после расслаивания образует экстрактный S3 и рафинатный r3 растворы. После удаления растворителя рафинатный раствор Лз должен обеспечивать получение рафината Р3 заданного качества.

В рассматриваемом случае для получения рафинатного раствора R и отвечающего ему рафината Р3 необходимо иметь три контактные ступени; их число соответствует числу построенных конод.

Поскольку в процессе многократной экстракции каждая ступень эквивалентна процессу однократной экстракции по отношению к соответствующему рафинату, расход растворителя на каждой ступени можно определить аналитически по аналогии с уравнением (IX. 12): на первой ступени

9 и = 9f

на второй ступени

9l2=9o

LN2

1-ш2

на третьей ступени

9i, = 9Р2

Выход рафината Р3 требуемого качества определится из соотношения