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

где N - число параллельных потоков, обеспечивающих заданную производительность G.

Чтобы обеспечить непрерывную работу установки в каждом из параллельных потоков необходимо иметь следующее число аппаратов:

где X = X, - длительность полного цикла; х, - длительность отдельной 1-1

стадии процесса; Хд - длительность стадии адсорбции. Общее число адсорберов на установке составит

Расчет числа теоретических ступеней изменения концентраций (числа теоретических тарелок) может быть выполнен с использованием изотермы адсорбции и рабочей линии (рис. VIII-12). Число теоретических ступеней изменения концентраций определяется графическим построением ломаной линии между изотермой адсорбции и рабочей линией, соответствующей уравнению (VIII.3). На основе такого построения производится определение общего числа теоретических ступеней изменения концентраций N. Необходимая высота адсорбера определяется по уравнению

H = N,h3,

где Л, - высота слоя адсорбента, эквивалентная одной теоретической ступени изменения концентраций, определяется экспериментально.

Рис. VIII-12. Графическое определеняе числа теоретических ступеней изменения концентраций для адсорбера:

ОС - изотерма адсорбции; АВ - рабочая линия

Объем адсорбента Уд может быть найден также, если известна величина допустимой объемной скорости Уд по исходному разделяемому сырью или продолжительность контакта х:

Уд = Кх,/е,

где У, - объемный расход сырья, м/с; Уд - допустимая объемная скорость подачи сырья (объем сырья, которое может быть подано в единицу времени на единицу объема адсорбента), м/(м-с) или с"; е -порозность слоя адсорбента, м/м.

ГДАВАIX ЭКСТРАКЦИЯ

СУЩНОСТЬ ПРОЦЕССА ЭКСТРАКЦИИ

Экстракцией называется процесс избирательного извлечения компонентов жидкой (или твердой) фазы при ее обработке растворителем, который хорошо растворяет извлекаемые компоненты и ограниченно или практически не растворяет другие компоненты исходного сырья. Поэтому применяемые при экстракции растворители называют избирательными или селективными.

В нефтепереработке процесс экстракции применяется при очистке смазочных масел, дизельных топлив, деасфальтизации тяжелых нефтяных остатков, извлечении ароматических углеводородов из бензинов пиролиза, продуктов риформинга или легких газойлей коксовсшия, извлечении высококипящих или нелетучих компонентов из сточных вод и т.п.

В промышленных условиях для разделения различных жидких нефтепродуктов путем экстракции используют такие растворители, как фенол, фурфурол, N-мeтил-2-пиppoлидoн, диэтиленгликоль, вода, жидкий пропан, бензол, диметилсульфоксид, производные морфолина и пр. При экстракции озокерита и церезина из горных пород в качестве растворителя применяют бензин.

В последнее время из-за высокой токсичности фенола и фурфурола наметилась тенденция замены этих растворителей на N-мeтил-2-пиppo-лидон.

При смешении растворителя с исходным сырьем происходит перераспределение его компонентов между растворителем и остальной частью смеси. Чтобы извлечь нужные компоненты, необходимо получить гетерогенную систему, состоящую из двух жидких фаз, между которыми и распределяются извлекаемые компоненты. Раствор, состоящий из растворителя и извлеченных компонентов, называется экстрактным, а раствор, включающий неизвлеченные компоненты и растворитель, называется ра-

финатным. Поскольку экстрактный и рафинатный растворы образуют расслаивающуюся систему, то их можно разделить путем отстаивания под действием гравитации или центробежных сил.

Извлекаемый компонент или смесь нескольких компонентов распределяется между экстрактным и рафинатным растворами в соответствии с законом фазового равновесия:

К = X, /Xj,

где X, и Xj - концентрации извлекаемого компонента в образующихся фазах; К - коэффициент распределения, зависящий от природы системы, состава и температуры; значение его определяется экспериментально и для данной системы он является величиной постоянной.

Обычно с повышением температуры растворимость в обеих фазах возрастает, а при достижении определенной температуры образуется однородный раствор В этом случае не может быть осуществлен процесс экстракции, так как нельзя разделить экстрактный и рафинатный растворы путем отстаивания. Поэтому для проведения экстракции температура процесса должна быть ниже температуры образования однородного раствора.

При выборе растворителя учитывают его избирательность и растворяющую способность, которые для каждого растворителя не являются постоянными и зависят как от технологических условий процесса, так и от химического состава сырья. Чем больше избирательность растворителя, тем более четко разделяются компоненты при контакте с ним, большей избирательности соответствует больший коэффициент распределения К. Чем выше растворяющая способность растворителя, тем большую массу извлекаемых компонентов можно растворить в нем и тем, следовательно, меньше потребуется расход растворителя.

Избирательность и растворяющая способность растворителя адиабат-ны, как правило, рост одного показателя ведет к снижению другого. При повышении температуры избирательность растворителя уменьшается, а его растворяющая способность возрастает и наоборот.

Поскольку процесс разделения с помощью экстракции происходит только при условии, что смесь растворителя и разделяемого вещества образует гетерогенную систему, необходимо выбирать такую температуру процесса, которая обеспечивает достаточно высокую избирательность и растворяющую способность растворителя.

На процесс экстракции оказывает влияние соотношение растворителя и исходного сырья. В случае небольшого количества растворителя он при соответствующей температуре полностью растворяется в исходной смеси, образуя гомогенный раствор. При большом количестве растворителя исходная смесь полностью растворяется в растворителе, образуя также одну фазу. Каждой величине отношения растворитель - исходное сырье соответствует определенное значение температуры, при которой и выше которой данная смесь образует однофазную систему.

На рис. DC-l приведена типичная кривая растворимости, связывающая температуру растворения и состав смеси растворителя с исходным сырьем. Ниже кривой растворимости находится область расслаивающихся растворов, выше - область гомогенных растворов.

Повышение температуры растворения, понижение растворяющей способности растворителя и повышение его селективности достигаются добав-