Главная -> Словарь

Концентрации карбамида

Коэффициент распределения зависит от температуры, от природы исходной смеси и растворителя, от концентрации извлекаемого компонента и не является величиной постоянной. Поэтому необходимы опытные данные для условий равновесия в различных системах.

Обозначая объемные концентрации извлекаемого вещества в ра-финатной фазе через q, в экстрактной фазе — через с2, получим следующее математическое выражение закона равновесного распределения извлекаемого вещества:

В вышеприведенных уравнениях для расчета десорбции Х0 отвечает концентрации извлекаемого при десорбции компонента в отпаривающем агенте, находящемся в состоянии равновесия. При применении водяного пара используют значения Х0 = 0 и е' = ф'.

где GA — масса извлекаемого компонента; дА — масса адсорбента; а„, ак — активности по извлекаемому компоненту исходного и отработанного адсорбента; G0 — масса исходной газовой смеси; GK — масса газовой смеси на выходе из адсорбера; у„, ук — массовые концентрации извлекаемого компонента в газовой смеси соответственно на входе и выходе из адсорбера.

Расход адсорбента возрастает с увеличением концентрации извлекаемого компонента в исходном сырье у„ и с уменьшением концентрации этого компонента ук в покидающем адсорбер газе.

Некоторая высота Л2 слоя на выходе обеспечивает гарантированное снижение концентрации извлекаемого компонента от у„ до укр; активность адсорбента меняется соответственно от акр до ан. Для расчета материального баланса адсорбера со стационарным слоем адсорбента величине ак соответствует среднее содержание извлекаемого компонента во всей массе адсорбента.

Для расчета материального баланса десорбции используются те же уравнения — , в которых GK и G0 — соответственно равны массам десорбирующего агента и потока на выходе из адсорбера; ук и у„ — концентрации извлекаемого компонента в исходном десорбирующем агенте и в потоке, уходящем из аппарата. Из этих уравнений определяется расход десорбирующего агента GK.

где х, и х2 — 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.

Расчет противоточной экстракции, как и других массооб-менных процессов, может быть выполнен при помощи диаграммы х — у. Схема потоков для расчета приведена на рис. IX-18. Через Р, обозначены потоки рафинатов , а через у, — концентрации извлекаемого компонента в соответствующих потоках рафинатов. Аналогично через L, обозначены потоки растворителя, а через х, — концентрации извлекаемого компонента в соответствующем потоке растворителя.

Уравнение 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 у0 в исходном сырье, а так-

Расчет ступеней экстракции может быть начат, например, от точки А, положение которой определяется концентрациями встречных неравновесных потоков в нижнем сечении аппарата. Уходящие с первой тарелки потоки рафината Р, и растворителя I, находятся в равновесии, и концентрации в них извлекаемого компонента определяются точкой ), находящейся на равновесной кривой. Между первой и второй тарелками движутся встречные потоки Р, и L2, концентрации извлекаемого компонента в которых отвечают точке 2 на рабочей линии. Абсцисса точки 2 дает состав растворителя Х2, стекающего со второй тарелки. Со второй тарелки уходит поток рафината, находящегося в равновесии с потоком растворителя, покидающего ту же тарелку . Продолжив аналогичные построения, получим концентрации XN+ , и YN, которые отвечают точке В на рабочей линии. В результате для изменения состава рафината в заданных пределах потребовалось три теоретические ступени контакта.

Комплексообразование целесообразнее по условиям равновесия проводить при высокой концентрации карбамида и относите/ ьно низкой температуре , что является важным досто — ин :твом процесса. Другим существенным преимуществом карба — мирной депарафинизации является значительно более высокая селективность по отношению к нормальным парафиновым углеводородам, что определяет большой выход денормализата . Однако селективность карбамида снижается с повышением температуры кипения сырья депарафинизации. Поэтому карба — мидная депарафинизация применяется преимущественно для получения низкозастывающих дизельных топлив и маловязких масел.

Для выражения зависимости активной концентрации карбамида ак от его концентрации в водном растворе Редлих с сотрудниками составили кривые для нескольких температур , которые приводятся на рис. 21. Аналогичные кривые могут быть составлены также и для растворов парафинов в соответствующих растворителях.

При депарафинизации нефтяных продуктов как твердым кар-бамидом, так и его водными растворами процесс комплексообразо-вания протекает обычно не в водной среде, а в среде нефтяного продукта или растворителя, в котором этот продукт растворен. Водный же раствор карбамида является в этом случае лишь поставщиком карбамида, пополняющим его расход в зоне реакции. Поэтому в выражение зависимости активной концентрации карбамида от его концентрации в водном растворе должен быть введен еще и коэффициент распределения, показывающий отношение растворимости карбамида в воде к его растворимости в смеси нефтяного продукта с растворителем.

Соотношение показывает, что при повышении в реагирующем растворе концентрации карбамида ак концентрация парафина ап должна уменьшаться. Поэтому для повышения глубины извлечения парафина стремятся применять растворы карбамида наибблее высокой концентрации и иметь в зоне реакции избыток твердого карбамида для пополнения его убыли в реагирующей среде.

Для полноты комплексообразования необходимо, чтобы избыток карбамида сохранялся в системе до конца процесса. Снижение концентрации карбамида способствует течению процесса в обратном направлении. Поэтому обработка комплекса водой способствует его разложению.

Агрегатное состояние карбамида влияет и на температурный режим процесса. По варианту ИНХП АН АзССР используют насыщенный раствор карбамида в смеси воды и изопропанола. Особенностью реакции комплексообразования в таких условиях является быстрое уменьшение концентрации карбамида за счет его вступления в комплекс с нормальными парафиновыми углеводородами исходного сырья. Поэтому для поддержания более или менее постоянной концентрации карбамида в зоне реакции комплексообразование проводят в переменном температурном режиме. На входе в реакторный блок

Рис. 96. Влияние концентрации карбамида на показатели комплексообразования:

смол). Кинетику комплексообразования определяет концентрация карбамида в водном растворе , что следует из данных рис. 96. При увеличении концентрации карбамида в растворе индукционный период комплексообразования сокращается, а скорость и тепловой эффект процесса сначала возрастают до определенной степени насыщенности раствора, а затем снижаются.

Как указывалось выше, одним из непременных условий депа-рафинизации нефтяных фракций в водных или спирто-водных растворах карбамида является поддерживание максимальной концентрации карбамида в течение процесса независимо от его расхода. Это осуществляется при .переменном температурном режиме процесса, когда в первой стадии комплексообразования температура наиболее высокая, а затем постепенно снижается. Чтобы оценить возможность получения твердых углеводородов методом комллексообразования с карбамидам и выбрать оптимальные условия процесса, необходимы 'сведения о комплексообразующей способности компонентов сырья. Данные о температурной зависимости констант равновесия в достаточно широком температурном интервале позволяют найти температуру начала образования комплекса индивидуальных углеводородов из их бинарных смесей с компонентами, не способными к комелексообразованию, а также глубину извлечения компонентов при определенной температуре. Такие сведения касаются в основном н-парафинов до Ci7. Данные о температурной зависимости констант равновесия для более высокомолекулярных углеводородов позволят получить информацию о стабильности комплекса при разных условиях, в том числе при разных температурах. Это даст возможность проводить комплексообразование в условиях, обеспечивающих максимальную степень извлечения твердых парафинов карбамидом.

Рис. 96. Влияние концентрации карбамида на показатели комплексообразования:

смол). Кинетику комплексообразования определяет концентрация карбамида в водном растворе , что следует из данных рис. 96. При увеличении концентрации карбамида в растворе индукционный период комплексообразования сокращается, а скорость и тепловой эффект .процесса сначала возрастают до определенной степени насыщенности раствора, а затем снижаются.