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

Средний состав образовавшегося конденсата (жидкой фракции) определяется из материального баланса процесса постепенной конденсации:

для жидкой фракции

„ - С, у, - СмУм . С,

для всего конденсата

Fyp-Gy Fyp-Gy F-G W

Из полученных уравнений определяются массы неиспарившейся жидкости д при постепенном испарении и несконденсировавшихся паров G при постепенной конденсации.

Многокомпонентные смеси. При постепенном испарении многокомпонентной смеси происходит постепенное изменение ее состава по мере увеличения температуры перегонки.

Обозначим число молей жидкости в произвольный момент времени

через д, а то же для 1-го компонента - через д/ , тогда

При бесконечно малом изменении температуры жидкости образуется масса паров

dg = t,dg;

и соответствующие порции компонентов dg, перейдут из жидкой в паровую фазу. Концентрации любого компонента будут равны: в паровой фазе

- dg; dg! .

Lclg; i-l

в ЖИДКОЙ фазе xf = = .

При этом образовавшиеся пары будут находиться в равновесии с жидкостью, т.е.

у; =к,х:.

Приняв во внимание вышеприведенные уравнения, получим

dg g g; g

Проинтефировав это дифференциальное уравнение в пределах от Fj до gi и от F до д, получим его решение в следующем виде (при постоянной величине X,):

lnlL = x,in.

Аналогичное уравнение можно записать и для другого i-ro компонента смеси

lniL = x,ln.

Приняв во внимание, что коэффициент относительной летучести j-ro компонента по сравнению с i-м

придем к следующему уравнению:

\п = (х,\п. (III.21)

Pi Рк

Если обозначить мольную долю отгона в дистиллят через

д; =F(l-e)x;, g = F(l-e), F; = Fx,, и уравнение (III.21) можно представить в виде

lntll>L = „,,ln(il!>L. (III.22)

Это же уравнение можно использовать для расчета постепенной конденсации, имея в виду, что при конденсации 1 - е = г есть доля конденсации исходных паров, а начальный состав жидкости х- по любому компоненту определяется из условия равновесия с исходным паром у[р.

Концентрации компонентов смеси х, должны удовлетворять уравнению изотермы жидкой фазы

7С = Х<-

Обычно предварительно задаются температурой конца процесса, определяющей величины Р„ затем по уравнению (III.22) определяют составы

X, при заданных е и х и проверяют их на соответствие уравнению изотермы жидкой фазы.

Для бинарной смеси уравнение (III.22) приводится к виду

,„Ь±:.а,„(-4-1.

хр 1-хр

т. е. к виду, аналогачному уравнению (III.20).

ШВА IV РЕКТИФИКАЦИЯ

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ

Ректификацией называется диффузионный процесс разделения жидких смесей взаимно растворимых компонентов, различающихся по температурам кипения, который осуществляют путем противоточного, многократного контактирования неравновесных паровой и жидкой фаз.

При проведении процессов однократного испарения или однократной конденсации получают пар, более богатый НКК, чем в исходной системе, а жидкость, более богатую ВКК. Однако достаточно высокой степени разделения исходного сырья в однократных процессах достичь не удается.

При осуществлении многократного и постепенного испарения или конденсации может быть обеспечено получение паровой или жидкой фаз с любой заданной концентрацией компонентов. Однако выход паровой или жидкой фазы с такой концентрацией будет незначительным по сравнению с массой исходной смеси, т.е. проблема будет решена лишь качественно. Достаточно четкое разделение компонентов при этом обеспечиваться не будет, так как в ходе процесса получатся значительные количества паровой или Жидкой фаз, составы которых существенно отличаются от требуемых.

Для получения продуктов с заданной концентрацией компонентов и высокими выходами используют процесс ректификации, который широко применяется в нефтегазопереработке, химической, нефтехимической, кислородной, пищевой и других отраслях промышленности.

Вступающие в контакт пары и жидкость при ректификации не находятся в равновесии, но в результате контакта фазы стремятся достичь его или приблизиться к этому состоянию. При этом происходит выравнивание температур и давлений в фазах и перераспределение компонентов между ними. Контакт пара и жидкости, при котором система достигает состояния равновесия, называется идеальным или теоретическим, а устройство, обеспечивающее такой контакт - теоретической тарелкой (см. гл. I ).

Рассмотрим сущность процесса ректификации на примере разделения двухкомпонентной смеси при наличии теоретических тарелок (рис. IV-l).

На каждую, например, п-ю тарелку с вышележащей тарелки стекает жидкость в количестве д„+, при температуре t„+, и с нижерасположенной тарелки поднимаются пары в количестве G„ , при температуре f„ ,. При