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

F JcccoC

J- -----

Рис. III-l. Схемы основных видов процессов испарения и конденсации:

а - в - испарение; а - однократное (ОИ); б - многократное (двукратное); в - постепенное; г - е - конденсация: г- однократная (ОК); д - многократная (двукратная); е - постепенная. 1,1 - испарители; 2, 2, 5, 5 - сепараторы; 3, 3 - конденсаторы; 4 - приемники

при испарении пары отделяют в несколько ступеней. Причем во второй ступени осуществляется ОИ жидкой фазы, образовавшейся в первой ступени, а в третьей ступени - ОИ жидкой фазы, поступающей из второй ступени разделения, и т.д. Соответственно при многократной конденсации на последующую ступень разделения поступают пары, оставшиеся после отделения от них конденсата на предшествующей ступени разделения.

Постепенное испарение и постепенная конденсация. Эти процессы осуществляются так, что пары, образовавшиеся при испарении (или жидкость при конденсации), удаляются из системы непрерывно в момент их образования. Образовавшиеся в системе паровая и жидкая фазы всегда находятся в состоянии равновесия. Процессы постепенного испарения и конденсации можно рассматривать как предельный случай многократного процесса при бесконечно большом числе ступеней разделения. Примером процесса постепенного испарения является перегонка из куба периодического действия.

В промышленных установках процессы испарения и конденсации проводятся при изобарных или близких к ним условиях.

На рис. III-1 приведены схемы основных видов процессов испарения и конденсации.

ОДНОКРАТНОЕ ИСПАРЕНИЕ (КОНДЕНСАЦИЯ)

Бинарные смесн. Рассмотрим материальный и тепловой балансы процесса ОИ двухкомпонентной смеси.

Материальный баланс процесса однократного испарения может быть представлен уравнениями:

общий

F = G + g;

для низкокипящего компонента Fxp = Gy + дх.

Совместное решение приведенных уравнений дает выражение Хр = еу + (l - е)х,

где отношение массы образовавшихся паров G к массе исходной смеси F называется массовой долей отгона и обозначается через е.

Аналогично может быть составлено уравнение материального баланса ОИ в мольных единицах:

хр = еу + [l - е)х. (111.1)

Отношение G к F есть мольная доля отгона, обозначаемая через е. Поскольку образовавшийся пар и жидкий остаток находятся в равновесии, т.е.

У = КаХ,

уравнение (III. 1) можно представить в виде

Заменив х согласно уравнению (11.29), получим

Из уравнения (III.2) можно определить мольную долю отгона е при заданной мольной концентрации НКК в исходной смеси хр и известных температуре t и давлении п в сепараторе.

Для взаимного пересчета массовой е и мольной е долей отгона проведем следующие преобразования. Число молей образовавишхся при ОИ паров равно Fe/M, где - средняя мольная масса паров. Это же число молей будет равно Fe/M,.„, где - мольная масса исходной жидкой смеси. Отсюда получим соотношение

еМ = еМу. (III.3)

Обычно > My, поэтому е > е.

Возможны случаи, когда значения давлений насыщенных паров компонентов существенно различаются, т. е. Р„ » Р„ или К„ » /С, . В этих условиях ВКК можно считать практически нелетучим (например, отгонка растворителя от масла) и для расчета доли отгона е можно использовать более простое соотношение

К, -I

Процесс ОИ связан с подводом тепла Ов- Без учета теплопотерь тепло, которое содержится в паровой и жидкой фазах, образовавшихся в результате процесса ОИ, должно быть равно теплу исходной жидкости Ор и теплу Ов, подведенному со стороны для осуществления процесса испарения:

Ор+Ов= Fh, +0в = GH, + gh, .

Имея в виду, что g = F-G. получим

g(h, -h,) = F

Введем понятие о приведенной энтальпии сырья 9, которая определяет количество введенного тепла, приходящегося на единицу массы исходного сырья

Тогда можно записать

е -л, Хр-х

н, -h,

(III.4)

На энтальпийной диаграмме уравнение (III.4) представляет собой уравнение прямой, проходящей через три точки (рис. III-2): с(Хр, 9), w(x, h,) Hdiy.H,).

Процесс однократного испарения (однократной конденсации) можно проанализировать при помощи изобарных температурных кривых и энтальпийной диаграммы.

Исходной жидкой смеси, поступающей на ОИ при температуре tp и концентрации НКК Хр, отвечает точка F на графике изобар и точка / на энтальпийной диаграмме. На обеих диаграммах нагревание исходной жидкой смеси от температуры tp до температуры (, соответствует перемещению по вертикали: на графике изобар от точки F до точки W,, а на энтальпийной диаграмме от точки / до w„ при этом состав исходной смеси не меняется. В точке W, (или w,) температура смеси t, (или энтальпия) соответствует температуре ее кипения при е = 0.

Образующийся при этом пар у, находится в равновесии с исходной жидкостью.

Для осуществления нагрева сырья от температуры tp до ( ему сообщается тепло Ов (точки С и с). Положение точки с определяется ординатой 9 и абсциссой Хр, а точки С - ординатой ( и абсциссой Хр.

В точке С (или с) система будет состоять из жидкой и паровой фаз составов хну. Составы и энтальпии жидкости и пара, образовавшихся в процессе ОИ, определяются точками W (или w) и D (или d).