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

Рис. IX-1. Типичная кривая растворим(хти жидких смесей:

/ - гетерогенная область; II - гомогенная область; t - температура среды; х - концентрация растворителя в смеси

лением в систему компонента, который хорошо растворяется в растворителе и значительно хуже - в исходной разделяемой смеси. Такой метод применяется, например, при очистке масел фенолом с использованием воды в качестве дополнительного компонента, понижающего взаимную растворимость масла и фенола.

Для повышения взаимной растворимости растворителя и исходной смеси, понижения температуры растворения и избирательности растворителя в систему добавляют компонент, хорошо растворяющийся как в растворителе, так и в исходной смеси. Например, такую роль играет бензол при очистке масел жидким сернистым ангидридом.

Для эффективного протекания процесса экстракции необходимо обеспечить интенсивное контактирование растворителя с разделяемой смесью и быстрое разделение экстрактного и рафинатного растворов, что определяется соответствующим аппаратурным оформлением процесса.

Скорость расслаивания образовавшихся экстрактного и рафинатного растворов в основном определяется разностью плотностей фаз, степенью дисперсности капель и вязкостью сплошной среды. В конечном счете эти характеристики зависят от природы растворителя и разделяемого сырья, расхода растворителя и температуры процесса экстракции.

В любом процессе экстракции можно выделить три составляющие: растворитель; извлекаемый компонент, который в общем случае может представлять собой смесь нескольких компонентов; и неизвлекаемый компонент, в общем случае также являющийся смесью нескольких компонентов. Каждая из указанных составляющих процесса описывается определенными физико-химическими характеристиками. В этой связи для расчета процесса экстракции широко используют треугольные диаграммы.

ТРЕУГОЛЬНЫЕ ДИАГРАММЫ

Треугольная диаграмма (рис. IX-2) представляет собой равносторонний треугольник, вершины которого характеризуют какое-либо аддитивное свойство чистых или обобщенных компонентов (концентрацию, вязкость, индекс вязкости и т.п.), а каждая точка внутри треугольника отвечает трехкомпонентной системе.

Пусть система состоит из трех компонентов А, В и L, представленных

D F

Рис. IX-2. Треугольная диаграмма

Рис. IX-3. Треугольная диаграмма для отсчета концентраций вторым способом

вершинами равностороннего треугольника ABL, а точка N внутри треугольника характеризует смесь указанных компонентов.

Поскольку при экстракции давление практически не влияет на объем жидкой фазы, а правило аддитивности объемов обычно достаточно хорошо выполняется при смешении, потоки могуг быть выражены как в массовых, так и в объемных единицах. Тогда, если через д, и gi обозначим соответственно массовые потоки компонентов А, В п. L, то концентрации соответствующих компонентов будут равны:

9a+9b+9l

9a+9b+9l

9a+9b+9l

в равностороннем треугольнике сумма длин перпендикуляров, опущенных из произвольной точки N, лежащей внутри треугольника, на его стороны, равна высоте треугольника. Поэтому можно записать, что

а + Ь + 1 = h.

Если принять высоту треугольника Л за единицу или за 100 единиц, то длины отрезков а, Ь и 1 будут выражать состав смеси в долях единицы или в процентах. Это свойство позволяет использовать равносторонний треугольник для характеристики состава трехкомпонентной смеси.

Любая точка N, расположенная внутри треугольника, отвечает смеси, состоящей из компонентов А, В и L, концентрации которых пропорциональны длинам отрезков соответственно а, b и 1.

Бинарная смесь исходных компонентов характеризуется точкой, находящейся на соответствующей стороне треугольника. Например, точка F представляет собой смесь компонентов А и В, компонент L в ней отсутствует (длина перпендикуляра, опущенного из точки F на сторону АВ, равна нулю).

Рис. IX-4. Треугольная диаграмма, стороны которой используются для отсчета концентраций соответствующего компонента трехкомпонентной смеси

Л 1,0

Концентрация компонента А в бинарной смеси характеризуется длиной перпендикуляра а, а компонента В - длиной перпендикуляра Ь. Так как треугольники BCF и AGF подобны, то а ~ BF и Ь ~ AF, т.е. концентрация компонента А в бинарной смеси компонентов А и В пропорциональна длине отрезка BF, а концентрация компонента В пропорциональна длине отрезка AF.

На стороне AL находятся бинарные смеси компонентов А и L, а на стороне BL - бинарные смеси компонентов В и L.

Если из каждой вершины треугольника А, В и L опустить перпендикуляр на противолежащую сторону, то длины их будут равны высоте треугольника h = 1, т.е. вершины треугольника отвечают концентрациям соответствующих чистых (обобщенных) компонентов.

Для представления точек на треугольной диаграмме применяется также более простой способ отсчета концентраций (рис. IX-3). Проведем из точки N, характеризующей трехкомпонентную систему, прямые, параллельные сторонам равностороннего треугольника. Тогда на каждой стороне получим по три отрезка, длины которых пропорциональны длинам соответствующих перпендикуляров а, b и 7, определяющих концентрации соответствующих компонентов в смеси, что вытекает из подобия треугольников: аа,ЬЪ,11. Приняв сторону треугольника за единицу, убедимся, что соответствующие отрезки на сторонах треугольника равны концентрациям компонентов смеси: а = х, Ь - Xbs и Г = Хц,. Если система двухкомпонентная, то на каждой стороне получим два, отрезка, так как параллельные сторонам треугольника линии будут исходить из точки, характеризующей бинарную систему и находящейся на соответствующей стороне треугольника.

Состав трехкомпонентной системы, определяемый точкой N на треугольной диаграмме, будет, естественно, одинаковым независимо от способа отсчета концентраций.

Чтобы упростить пользование треугольной диаграммой, можно на каждой стороне откладывать концентрацию только одного компонента, обходя треугольник по часовой стрелке (рис. IX-4).