Материал: Дрі Химиялы жне фармацевтикалы технологияны негізгі процестерін жіктеу. Химиялы ндірісті отайландыру

Колоннаның төменгі жағы үшін х–у жəне xW–yW болса, жұмыстық сызығының теңдеуі теңдеулер ректификациялық колоннаның жоғары жəне төменгі бөліктері үшін жұмыстық концентрация сызығының теңдеулері болып табылады. (3.66) теңдеуден колоннаның қандай да бір қимасы үшін жұмыстық концентрациялар х пен у, ал колоннаның жоғары жағы үшін хD жəне уD болғанда аламыз: Осыдан НемесеR=R_min·σ,мұндағы R_min -массаалмасуға қажетті флегманың ең аз мөлшері; σ – флегманың артықшылық коэффициенті. Жұмыстық концентрацияның у–х диаграммаларындағы жағдай бастапқы қоспаның құрамына жəне оның жылулық мəндеріне қатысты болады. Осыған байланысты, бастапқы қоспаны берудің мынадай жолдары болуы ықтимал:1) бастапқы қоспаның қайнау температураcынан төменгі температурада; 2) бастапқы қоспаның қайнау температурасында; 3) сұйық пен қаныққан будың қоспасымен; 4) қаныққан бумен; 5) қатты қыздырылған бумен.Колоннаның min кіші көлемі жағдайындағы оптималды флегмалық санды табу керек болады. Мұндағы ректификациялық колонна арқылы өтетін бу шамасы GD(R+1)-ге тең болады, сонда оның көлемдік жылдамдығы мына теңдіктен анықталады:VD=GD(R+1)/(3600ρF)Алдын-ала берілген VD мен GD кезінде колоннаның қимасы (R+1)-ге, ал аппарат биіктігі mx-ға (ТБС) пропорционал болады. Сəйкес түрде, mx·(R+1) шамасы аппараттың жұмыстық көлеміне пропорционал болады. Осыдан R-дің сандық мəнін RmіnКонцентрациялары xw ден хр-ге дейін өзгеру шегінде жататын, координаталары ус, хб болатын барлық нүктелердің жинамасы кинетикалық қисық деп аталатын сызықты береді. Кинетикалық қисықты мынадай тəртіппен: у-х диаграммасына тепе-теңдік жəне жұмыстық сызықтарды (оптималдық флегмалық санда) тұрғызады xw -хр аралығында бірнеше х мəндерін таңдап алады х-тің таңдап алынған əрбір мəніне теңдеуі бойынша у*-ус-ің сəйкес мəндерін есептеп табады. Есептеуге қажетті у*-уб мəндерін у-х диаграммасынан х-тің əрбір мəні үшін тепе-теңдік пен жұмыстық концентрациялардың айырымы ретінде анықтайды. Яғни,

Осыдан Алынған кесінділерді тепе-теңдік сызығының төменгі жағынан орналастырады. Алынған нүктелерді бір-бірімен жалғап сызық тұрғызады. Алынған сызық кинетикалық сызықты береді. Кинетикалық сызық белгілі болған жағдайда, қондырғыдағы қажетті ажырату дəрежесін қамтамасыз ететін нақты табақшалар санын, жұмыстық жəне кинетикалық сызықтар арасында сатылы түзу сызықтар тұрғызу арқылы анықтайды. Сатылы сызықты концентрациялар бойынша xf -тен xD-ге дейін жəне xf -тен xw-ге дейін тұрғызады. Концентрацияның xfтен xD-ге дейінгі аралығы колоннаның жоғарғы бөлігіндегі нақты табақшалар санына сəйкес келеді, ал xf -тен xw-ге дейінгі аралық колоннаның төменгі бөлігіндегі нақты табақшалар санын береді. Əрбір табақша үшін ТБС-тың сандық мəндерін теңдеуін қолдана отырып анықтайды осыдан мұндағы ST -табақшаның жұмыстық ауданы, ол табақшаның көлденең қима ауданының 85–90 %-ы болады, м2; Куf -табақшаның жұмыстық ауданына қатысты массаөту коэффициенті, кмоль/(м2·сағ); Gf -бастапқы қоспаның мольдік шығыны, (кмоль/сағ) Табақша үшін массаөту коэффициентін Куf фазалық кедергінің аддивтілігі заңынан анықтайды мұндағы β_уf -табақшаның жұмыстық ауданына қатысты бу фазасындағы массаберу коэффициенті, (кмоль)/м2сағ; β_xf -табақшаның жұмыстық ауданына қатысты сұйық фазасындағы массаберу коэффициенті, (кмоль)/м2сағ; m -тепе-теңдік сызығының бұрыштық коэффициенті.Ректификация үдерісінің жылу балансыЖалпы баланс мына түрде жазылады:Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6мұндағы Q1 -қыздырғыш бумен келетін жылу, немесе басқаша айтқанда үдерісті жүргізуге жұмсалатын жылу, кДж/сағ; Q2 -бастапқы қоспамен келетін жылу; кДж/сағ; Q3 -флегмамен келетін жылу, кДж/сағ; Q4 -бумен кететін жылу, кДж/сағ; Q5 -кубтық қалдықпен кететін жылу, кДж/сағ; Q6 -қоршаған ортаға кететін жылу, кДж/сағ. (3.79) теңдеуді Q1-ге байланысты ашып жазсақ аламыз -мұндағы RD -дистилляттың булану жылуы, кДж/сағ. Мерзімдік ректификациялық қондырғылар. Өндірісте R=const жағдайындағы ректификациялау үдерісі, əсіресе аз өндірісті орындарда кеңінен қолданылады. Оның себебі бұл үдерісті бір ғана ректификациялық қондырғыда тиімді түрде өткізуге болады. R=const жағдайындағы жұмыстық сызықтардың қисаюы концентрацияға тəуелді болмайды, жұмыстық сызықтар параллельді түрде өзгереді. Жалпы жоғары құрамды дистиллят алу үшін фракциялық ректификация деп аталатын технологиялық əдіс қолданылады. Оның мəні 3.11, асуретте көрініп тұр, яғни мұндағы бастапқы

-тан мен алынады, олар тағы да ректификациялық қондырғыға салынып, мен алынады. Осылай қайталай отырып, керекті тазалықтағы -ны алуға болады. =const жағдайында R шамасы үдерістің басында болады, ал соңында мəнге жетеді. Мұндағы бастапқы қоспа төменгі температурада ұшатын компоненттен ажыраған сайын → -ға жақындай түседі. Мысалы концентрациялары арқылы. Ең соңында = болады. Бірақ мұндай үдерісті жүргізу қиын болады. Өйткені ол үшін колоннаға берілетін бу мен флегма құрамдарын программалық түрде өзгертіп отыруға тура келеді.Үздіксіз ректификациялық қондырғылар. Бұл жобада жылу тиімді қолданылмайды, яғни колоннадан шыққан ағындардың жылуы пайдаланылмайды, ал ол жылуды бастапқы қоспаны жылытуға пайдалануға болар еді. Қоспадағы компоненттердің салыстырмалы ұшқыштықтары бір-біріне өте жақын болса, оларды жай ректификациялық əдіспен айырып алу өте қиын. Сондықтан ондай қоспаларды экстрактивтік жəне азеотроптық ректификация көмегімен ажыратады. Экстрактивтік ректификация кезінде бастапқы қоспаға жоғары температурада қайнайтын компонент қосылады. Осы компонентте бастапқы компоненттердің біреуі өте жақсы еруі керек, ал екінші компонент ерімейтін немесе өте аз еритін болуы керек. Осы алынған қоспаны одан кейін жай ректификация арқылы бөліп алады. Азеотропты ректификация кезінде жүйеге азеотропты қоспа құрайтын компонент қосылады. Ол ұшатын компоненттің буындағы қысымды Рmax жасайды немесе екінші компоненттің буында Рmіn жасайды. Осыған байланысты буды жекелей бөліп алуға болады. Көп компонентті қоспалардың ректификациясы. Химиялық өндірісте көп компонентті қоспалармен жиі жұмыс істеуге тура келеді, оларды бөлу үшін арнайы ректификациялық қондырғылар қолданылады. Көп компоненттік қоспалардың жұмыстық сызықтарының теңдеулері екі компоненттік қоспалардың жұмыстық сызықтарына ұқсас, аппараттың жоғары жағы үшін

Аппараттың төменгі жағы үшін боладыМұнайды өңдеу. Көп компонентті қоспаны көптеген фракцияларға бөлу мақсатындағы ректификация үдерісінің қолданылатын ең маңызды техникалық салаларының бірі -мұнайды өңдеу болып табылады. Өңделетін өнім көлемінің өте үлкен болуына байланысты мұндай үдерістер мұнай өңдеу зауыттарында үздіксіз əрекетте жүзеге асырылады. Мұнай бір-бірінде еритін мыңдаған органикалық компоненттерден (көбінесе алканр, алкенр, циклоалкан жəне ароматтық көмірсутектер) тұратын көп компонентті қоспа. Ондағы сұйық компоненттердің қайнау температурасының диапазоны 50 ⁰C-тан 500 ⁰Cк аралығында болуы мүмкін. Мұнайды тазарту кезінде көп компонентті қоспа жеке компоненттерге бөлінбейді, фракциялық белгілі бір қайнаутемпературасы бар бөлшектік қоспаларға бөліктенеді. Өндірісте келесі мұнай фракциялары қолданылады: мұнай зауыттық газ, сығылған газ, бензин, керосин (авиациялық бензин), жеңіл жəне ауыр қазандық отын (мазут), əртүрлі жағу майлары, парафиндер жəне битумдар. Компоненттер санының көп болуына, сонымен қатар бөліктің əртүрлі қасиеттері мен талаптарға байланысты бөлу тізбектелген немесе параллель жалғанған бірнеше жүйелерде жүргізіледі (3.12-сурет). Дөрекі бөлуге арналған бас колонна. Мұнай ең алдымен құбырлы пеште қайнау температурасына дейін қыздырылады, содан кейін бас бөлгіш колоннаға беріледі. Онда оның төмен температурада қайнайтын басты фракцияға, жоғары температурада қайнайтын төменгі фракцияға жəне бүйірінен бөлініп алынатын бірнеше орташа фракцияларға (орташа қайнау нүктесімен) дөрекі бөлінуі жүреді. Бас бөлгіш колонна атмосфералық қысымда жəне колоннаның төменгі жағына су буын беру жағдайында жұмыс істейді. Соңғысы колоннадағы қоспаның қайнау температурасын төмендетеді. Нəтижесінде ректификация үдерісі салыстырмалы төмен температурада өтеді. Осыдан басқа, су буы стрипп-бу түрінде колоннаның төменгі бөлігіндегі өнім құрамынан төменгі температурада қайнайтын компоненттерді қарқынды түрде қуады, ал тұндырғышта сұйық басты өнімнен суда ерігіш қоспаларды (тұздар, т.б.) бөліп шығарады. Бөлгіш колоннаның жоғарғы жағынан (басынан) ең төменгі температурада қайнайтын мұнай компоненттерінен тұратын булы қоспа шығарылады. Ол басты конденсатор мен тұндырғышта мұнайзауыттық газға (бөлме температурасында газ түрінде болады) жəне шикі бензин фракциясына бөлінеді. Төмен температурада қайнайтын компоненттер үшін жоғары қысымдағы колонналар. Шикі бензин құрамында ұшқыш компоненттер де болады. Ол насоспен жоғары қысымдағы колоннаға айдалады, соның арқасында газ түріндегі компоненттер сұйыққа айналады. Бұл оларды ректификация əдісімен бөліп алуға мүмкіндік береді. Басты өнім сұйытылғанжəне мұнайзауыттық газдардан тұратын сұйық-газды қоспа түрінде болады. Олар бір-бірінен тұндырғышта бөлінеді. Колоннаның төменгі жағынан шығатын өнім тазартылған бензин болып табылады.

Орташа фракцияларды қоюлатуға арналған бүйір бөлгіш колонналар. Басты колоннаның бүйір бетінен шығарылған орташа фракциялар бүйір бөлгіш колонналарға бағытталады. Осы колонналарда ұшқыш компонентердің қалған қалдығы төменгі қайнау температурасында айдалады. Колоннаның төменгі жағынан шығатын өнім -керосин мен жеңіл мазут Бас колоннаның астынан шыққан фракция бірден ауыр қазандық отын (өндірістік қондырғылар, т.б. үшін) түрінде қолданылуы мүмкін. Оның құрамында жеңіл мазут түріндегі барлық жоғары температурада қайнайтын компоненттер болады. Жоғары температурада қайнайтын компоненттерді бөлуге арналған вакуумдық колонна. Жоғары температурада қайнайтын мұнай өнімдерін (жақпа майлар, парафиндер, битумдар) алу үшін бас колоннаның төменгі жағынан шығатын фракцияны вакуумдық колоннаға бағыттайды жəне ол сол жерде құрамдас компоненттерге бөлшектенеді. Мұндай тығындық бөлгіш колонна вакуум астында жұмыс істейді, яғни бұл өз кезегінде компоненттердің қайнау температурасын төмендетуге мүмкіндік береді. Егер бұл үдерісті атмосфералық қысымдағы ректификацияда жүргізсе, жоғары температурада қайнайтын компоненттер термиялық кокстелуге ұшырайтын еді. Вакуумдық колоннаның төменгі бөлігінен шығатын өнім битум болып табылады. Вакуумдық колоннаның бүйір жағынан жағу майлары мен əртүрлі тұтқырлықтағы парафиндер бөлініп шығады. Бүйірлік бөлгіш колонналарда оларды тағы да бір рет стрипп-бу көмегімен жеңіл ұшқыш компоненттерден тазартады. Вакуумдық колоннаның жоғарғы бөлігінде вакуумдық насос орналастырылады, ол колоннада ауа сиретілуін жасап, ұшқыш компоненттердің қалған қалдығын сорып алады. Ұшқыш компоненттер қондырғыдан өңделген газ түрінде шығады жəне факел жалынымен өртелініп тасталады.Есептер:1-есеп. Зат концентрациясын анықтау.Сұйық қоспаның құрамында 71,8 % (мол.) толуол жəне 28,2 % (мол.) (СCl4) бар. Толуолдың салыстырмалы массалық концентрациясын Х (кг толуол/кг ССl4) жəне оның көлемдік массалық концентрациясын Сх-ті (кг/м3) анықтау керек. 2-есеп. Ауаның парциалдық қысымын, ауалы-булы қоспадағы будың көлемдік жəне массалық үлесін жəне оның салыстырмалы массалық концентрациясын анықтау Атмосфералық қысымдағы ауа 27 -да су буымен қаныққан. Қоспаның екі компонентін де

Источник: https://files.student-it.ru/previewfile/268315

Смотрите также:


_Rezonans_napryazheniy
_Ugolov_Process_05
'Миссия университета' как научно-педагогический концепт эпохи постиндустриального развития
«Характеристика объектов коммерческой деятельности в торговле»
(никита)KUL_T_KL_EKZAMEN
[1 курс] БЖД
[ТЕСТЫ] по гистологии IMK №2
# Вопрос Ответ
01