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

твора S2, покидающего вторую ступень экстракции, соединим точку Л, с точкой М и в месте пересечения прямой Л, М с верхней ветвью бинодальной кривой найдем искомую точку Sj. Состав равновесной рафинатной фазы R2, отходящей со второй ступени экстракции, найдем по коноде, проходящей через точку Sj. Как следует из проведенного построения, получаемые рафинатные растворы Л,, /?2 и т-д. все более обогащаются желательными компонентами (компонентом А).

Все последующие графические построения выполняются аналогично. Состав экстрактного раствора S3 найдем на пересечении прямой R2 М с верхней ветвью бинодальной кривой, а состав рафинатного раствора Rj определится по коноде, проходящей через точку S3. При этом, если конода, соответствующая третьей ступени экстракции, пройдет через точку Rj, то это означает, что трехступенчатая экстракция обеспечивает получение рафината заданного качества при выбранном расходе растворителя.

Если третья конода пройдет правее точки R3, то при выбранном расходе растворителя для получения рафината заданного качества трех ступеней экстракции будет недостаточно и аналогичные построения следует продолжить.

Если же эта конода пройдет левее точки R3, то это свидетельствует о том, что при трехступенчатой экстракции обеспечивается более высокое качество рафината, чем было задано.

Число построенных конод отвечает числу теоретических ступеней контакта.

В соответствии со свойствами треугольной диаграммы увеличение расхода растворителя приводит к перемещению точки N вверх по прямой LF. При максимально возможном расходе растворителя, определяющем крайний случай получения расслаивающейся тройной системы, точка N перейдет в точку N2 на верхней ветви бинодальной кривой. При дальнейшем увеличении расхода растворителя точка N выйдет за пределы двухфазной области и процесс экстракции прекратится. Следовательно, положение точки N2 на треугольной диаграмме определяет максимальный расход растворителя д,, который равен

д =gJ!w (IX.8)

Число теоретических ступеней контакта в этом случае будет минимальным.

Соответственно минимальный расход растворителя д можно определить исходя из следующих соображений. При заданном качестве рафината Р и сырья F уменьшение расхода растворителя вызовет перемещение точки N вниз по прямой LF. При этом точка S экстрактного раствора, покидающего аппарат, переместится вправо по верхней ветви бинодальной кривой, а полюс М удалится от вершины L. В результате уменьшится угол между рабочей линией FM и ближайшей конодой. Очевидно, минимальный

расход растворителя д. будет отвечать такому положению полюса М, при котором рабочая линия FM сольется с ближайшей конодой RS. При

этом потребуется бесконечно большое число контактных ступеней. Минимальный расход растворителя определяется из уравнения

в котором концентрация х определяется точкой Л/, тройной системы.

Фактический расход растворителя gi должен быть заключен в преде- irnin * * Sw Обычно расход растворителя принимают таким, чтобы он был на 10 - 20 % больше минимального, т.е.

д,=(1,1-Ы,2)д, .

Выходы рафината и экстракта составят

9p=9f и 9o = 9f-9p.

а количество растворителя в конечном рафинатном растворе

"3 = -1-х

и в конечном экстрактном растворе

9=90-1

Концентрации xj и х определяются положением точек и S, на треугольной диаграмме.

РАСЧЕТ ПРОТИВОТОЧНОЙ ЭКСТРАКЦИИ НА ДИАГРАММЕ х-у

Расчет противоточной экстракции, как и других массообменных процессов, может быть выполнен при помощи диаграммы х - у. Схема потоков для расчета приведена на рис. IX-18. Через Pj обозначены потоки рафинатов (без учета массы растворителя), а через у, - концентрации извлекаемого компонента в соответствующих потоках рафинатов. Аналогично через I, обозначены потоки растворителя, а через х, - концентрации извлекаемого компонента в соответствующем потоке растворителя.

Необходимо отметить, что при экстракции между массообменивающимися потоками исходного сырья и растворителя происходит перераспределение не только извлекаемых компонентов (например, ароматических углеводородов), но и растворителя, который частично переходит в рафинат, образуя рафинатный раствор. В экстрактную фазу помимо извлекаемых компонентов переходит некоторое количество и нензвлекаемых компонентов (для рассматриваемого случая это парафиновые углеводороды), вследствие чего потоки растворителя и неизвлекаемых компонентов меняются при переходе от одной ступени экстракции к

Рис. DC-IS. Схема потоков рафинатов и растворителя при противоточной экстракции

i + l

L ,x.

другой. Соответствующие потоки (по ступеням экстракции) остаются неизменными только в частных случаях, когда растворитель н неизвлекаемые компоненты взаимно нерастворимы.

Составим материальный баланс по извлекаемому компоненту для аппарата в целом

Уо s+\s+\ ~ sYn + или

Ро Уо - PsYn = i.. - Ls.is.i- (IX.10)

Если концентрации х и у выразить относительно входящих потоков, т.е. Ро и то, введя приведенные концентрации

X, =-х, и Yi =-5-у,,

Af+l 0

ИЗ уравнения (IX. 10) получим следующее соотношение:

0 ОО ~ Af) ~ ~ n+l)<

s+i - Yq-Ys Уо-Ys

(IX.11)

Уравнение (IX.ll) позволяет определить удельный расход растворителя в зависимости от концентрации извлекаемого компонента в потоках входящих и покидающих аппарат. Расход растворителя увеличивается с повышением содержания извлекаемого компонента Уо в исходном сырье, а так-