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

=g Ei£:L.E2£=gIo.Ei2.Ei2. (ix.5)

3 lp02 Р3О3 ЛО1 P2O2 Р3О3

Учитывая, что величина каждой дроби в правой части уравнения (IX.5) меньше единицы, следует, что

Таким образом, увеличение числа ступеней при многократной экстракции приводит к уменьшению выхода готового продукта при более высоком его качестве.

Составы и расходы других потоков можно определить, воспользовавшись свойствами треугольной диаграммы, изложенными выше.

РАСЧЕТ ПРОТИВОТОЧНОЙ ЭКСТРАКЦИИ

Чтобы получить рафинатный и экстрактный растворы требуемого качества при высоком выходе рафинатного раствора применяют процесс противоточной экстракции (см. рис. IX-13, а).

Растворитель I движется противотоком по отношению к сырью F. При этом происходит постепенное обогащение экстрактных растворов S, нежелательными компонентами, которые извлекаются из рафинатных растворов Rj. В итоге конечный рафинатный раствор R будет иметь заданный состав без дополнительного подвода растворителя, характерного при многократной экстракции, а отбираемый из аппарата экстрактный раствор S, содержать заданное количество извлекаемых компонентов.

При проведении противоточной экстракции в колонных аппаратах направление движения экстрактного и рафинатного растворов (сверху вниз или снизу вверх) и расположение узлов ввода сырья и растворителя зависит от соотношения их плотностей.

Для расчета противоточной экстракции должны быть заданы бинодальная кривая с конодами (рис. IX-17), состав исходного сырья (точка F), и состав конечного рафината R и (или) экстракта S,. Все остальные величины могуг быть определены расчетом.

Составим уравнения материального баланса для каждой ступени экстракции:

1 ступень др + д=д+ д, откуда д, -др = д - д;

2 ступень + = + д, откуда 9-9=9,-9!:

3 ступень д+д, =д + д, откуда д -9=91-9-

Из приведенных уравнений следует, что

9s, -9f = 9s2-9,i= 9s3-9=9l-93=9m= const. (IX.6)

Рис. к-17. Расчет противоточной экстракции на треугольной днаграм-

На основании третьего свойства треугольной диаграммы приходим к заключению, что уравнение (IX.6) характеризует пучок прямых, проходящих через точки каждой пары встречных потоков S, и F, Sj.h Л,, S3 и R2, L и Лз и пересекающихся в точке М. Эти линии являются рабочими для процесса экстракции, так как отвечают потокам и их составам, встречающимся в данном сечении экстрактора. Воспользуемся этим положением в дальнейшем при расчете противоточной экстракции.

Если заданы составы конечного рафината (точка Р) и экстракта (точка О), то на основании четвертого свойства треугольной диаграммы можно определить составы конечных рафинатного (точка R) и экстрактного (точка S,) растворов. Для этого соединим точки Р и L прямой линией, пересечение этой прямой с нижней ветвью бинодальной кривой в точке R3 дает состав конечного рафинатного раствора. Аналогично пересечение прямой L0 с верхней ветвью бинодальной кривой соответствует составу конечного экстрактного раствора.

Расход растворителя в этом случае определяется координатами точки N, находящейся на пересечении прямых RSi и LF и соответствующей уравнению материального баланса для аппарата в целом. На основании полученных ранее результатов можно записать

Если задан состав (качество) рафината или экстракта, то расход растворителя может изменяться в пределах от д до д, (см. уравнения

(IX.8) и (IX.9)], при этом число теоретических ступеней экстракции изменяется от минимального значения до бесконечно большого. Зададимся расходом растворителя

что соответствует положению точки N, и последующим расчетом проверим приемлемость такого расхода растворителя. Допустим, задан состав конечного рафината Р, тогда состав рафинатного раствора, покидающего третью ступень экстракции, как было показано выше, определится точкой R3.

Если рассмотреть внешние потоки экстрактора, то можно записать следующее уравнение материального баланса:

9f + 9l= 9яз + 9si = 9s. (IX.7)

и поэтому точка N в соответствии со вторым свойством треугольных диаграмм характеризует состав как смеси сырья и растворителя, так и смеси конечных рафинатного и экстрактного растворов.

На данной стадии расчета известно положение точек N и Лз, и поэтому для определения состава конечного экстрактного раствора соединим точки N и Rj прямой и продолжим ее до пересечения с верхней ветвью бинодальной кривой. Точка S, характеризует состав конечного экстрактного раствора. В соответствии с первым свойством треугольных диаграмм количество конечных рафинатного и экстрактного растворов определяется из соотношений:

= J и = -, 9s «31 9s «з5,

где количество тройной смеси g,, полученной после смешения сырья с растворителем, определяется по уравнению (IX.7).

Зная состав экстрактного раствора S, по коноде, проходящей через точку S,, можно определить состав равновесного рафинатного раствора Л,, покидающего первую ступень экстракции.

Для дальнейшего построения найдем положение точки М, удовлетворяющее условию (IX.6). Соединив прямыми точки, характеризующие известные составы встречных потоков Л3 и I, F и S„ получим искомую точку М при пересечении этих прямых.

Прямая, связывающая составы встречных потоков Л, и Sj, должна пройти через точку М, поэтому для нахождения состава экстрактного рас-