Asosiy texnologik jarayonlar va qurilmalar
Deflegmatsiya bilan haydash
Download 4.8 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Suv bug`i bilan haydash.
- 24-Ma`ruza MAVZU: REKTIFIKATSIYA JARAYONI
- Rektifikatsiya jarayonining mohiyati.
- Rektifikatsiya kolonnasining moddiy balansi.
- Kolonna yuqorigi qismining moddiy balansi.
- Kolonna pastki qismining moddiy balansi. Bunday holat uchun quyidagi moddiy balans tenglamalarini yozish mumkin
- y-x diagrammada tasvirlash.
- Rektifikatsiya kolonnalarining tuzilishi Davriy ishlaydigan rektifikatsiya qurilmalari.
- Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsiya qurilmalari.
Deflegmatsiya bilan haydash. Suyuqlik aralashmasining ajratish darajasini oshirish uchun distillyatning tarkibi deflegmasiya yordamida boyitiladi (26.3-rasm). Haydash kubidan chiqayotgan bug`lar deflegmatorga o׳tadi, u erda bug`lar qisman kondensatsiyalanadi. Deflegmatorda asosan bug`ning tarkibidagi qiyin uchuvchan komponent kondensatsiyalanadi va hosil bo׳lgan suyuqlik (flegma) haydash kubiga qaytib tushadi. engil uchuvchan komponent bilan to׳yingan bug`lar kondensator-sovitkichga o׳tadi va u erda to׳la kondensatsiyalanadi. Haydash jarayonining tugashi kubda qolgan suyuqlikning qaynash harorati bo׳yicha tekshiriladi. Odatda qoldiq suyuqlik ma’lum tarkibga ega bo׳lishi kerak. Tarkibida asosan qiyin uchuvchan komponent ushlagan qoldiq suyuqlik haydash kubining pastki qismida joylashgan shtutser orqali tegishli idishga tushiriladi. Suv bug`i bilan haydash. Aralashmaning qaynash haroratini pasaytirishga vakuum ishlatishdan tashqari uning tarkibiga qo׳shimcha komponentlar (suv bug`i yoki inert gaz) kiritish yo׳li bilan ham erishish mumkin. Agar aralashmaning komponentlari suvda erimasa, u holda haydash kubiga qo׳ shimcha komponent sifatida suv bug`i kiritiladi. 26.3-rasm. Deflegmatsiyali oddiy haydash qurilmasining sxemasi: 1 - haydash kubi; 2 - deflegmator; 3 - kondensator-sovitkich; 4 - yig`gichlar. 114 26.4-rasm. Suv bug`i bilan haydash qurilmasining sxemasi: 1 - bug` g`ilofli haydash kubi; 2 - kondensator-sovitkich; 3 - separator. Bu usuldan 100 0 C dan yuqori haroratlarda qaynaydigan moddalarning aralashmalarini ajratish yoki ularni tozalash uchun foydalanish mumkin. Suv bug`i bilan ishlaydigan haydash qurilmasining sxemasi 26.4-rasmda ko׳rsatilgan. Bu qurilmaning haydash kubi qobig`iga susaytirilgan bug` beriladi. Dastlabki aralashma haydash kubiga quyiladi, so׳ngra barbotyor orqali suv bug`i yuboriladi. Aralashmaning bug`lanishidan hosil bo׳lgan bug`lar kondensator-sovitkichga beriladi. Hosil bo׳lgan kondensat ko׳rsatgich fonar orqali separatorga tushadi. Separatorning pastki qismidan gidravlik zatvor orqali suv chiqarib yuboriladi, yuqorigi qismidan esa suvda erimaydigan yengil komponent chiqariladi va maxsus idishga tushadi. Suv bug`i bilan haydash nomuvozanat holatda olib boriladi. Bu jarayonda kuchli suv bug`i ikki xil (issiqlik tashuvchi va qaynash haroratini pasaytiruvchi agent) vazifani bajaradi. Jarayonni davriy yoki uzluksiz usul bilan olib borish mumkin. Ayrim sharoitlarda suv bug`i o׳rniga inert gazlar (masalan, azot, uglerod ikki oksid va boshqalar)dan foydalaniladi. Inert gazlar qo׳llanilganda aralashmaning qaynash haroratini ancha pasaytirish mumkin. Biroq haydash kubidan uchib chiqayotgan bug` tarkibida inert gazlarning bo׳lishi kondensator- sovitkichda issiqlik berish koeffitsientining keskin pasayib ketishiga olib keladi. Natijada issiqlik almashinish yuzasi kattalashib ketadi. Bundan tashqari, bug`-gaz aralashmasining kondensatsiyalanishi tuman hosil bo׳lishiga olib keladi. Bunday holda esa aralashmaning ajralishi qiyinlashadi va tayyor mahsulotning bir qismi inert gaz bilan uchib ketadi. 24-Ma`ruza MAVZU: REKTIFIKATSIYA JARAYONI 1. Rektifikatsiya jarayonining mohiyati. 2. Rektifikatsiya jarayonining moddiy balansi. 3. Davriy ishlaydigan rektifikatsion qurilmalar. 4. Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsion qurilmalar. Rektifikatsiya jarayonining mohiyati. Bir jinsli suyuq aralashmalarni komponentlarga to׳la ajratish faqat rektifikatsiya usuli bilan amalga oshirilishi mumkin. Rektifikatsiya jarayonining mohiyatini t-x-y diagramma orqali tushuntirish mumkin. Konsentratsiyasi x 1 bo׳lgan dastlabki aralashma qaynash harorati t 1 gacha isitilganda, suyuqlik bilan muvozanatda bo׳lgan bug`ning holati aniqlanadi (b nuqta). Bu bug` kondensatsiya qilinganida konsentratsiyasi x 2 ga teng bo׳lgan suyuqlik hosil bo׳ladi (x 2 > x 1 ). Demak, suyuqlik yengil uchuvchan komponent bilan birmuncha to׳yingan 115 bo׳ladi. Bu suyuqlik ham qaynash harorati t 2 gacha isitilganda bug` hosil bo׳ladi {b nuqta), bug` kondensatsiyalanganda x 3 tarkibli suyuqlik olinadi (x 3 > x 2 ). Shu yo׳sinda birin-ketin bir necha marta suyuqlikni bug`latish va bug`ni kondensatsiyalash jarayonlarini o׳tkazish orqali tayyor mahsulot — distillyat olish mumkin. Distillyat asosan yengil uchuvchan komponentdan tashkil topgan bo׳ladi. Diagrammadagi yuqorigi egri chiziq bug` fazasining tarkibini belgilaydi, pastki egri chiziq esa qaynash haroratlarini ifodalaydi. Bu diagramma yordamida birin-ketin bir necha marta kondensatsiyalash va bug`latish jarayonlarini o׳tkazish orqali tarkibi asosan qiyin uchuvchan komponentdan tashkil topgan qoldiq suyuqlik olish mumkin. Ko׳p marta bug`latish jarayonini ko׳p pog`onali qurilmalarda olib borish mumkin. Biroq bunday qurilmalar qator 27.1-rasm. Binar aralashmalarni rektifikatsiya usuli bilan ajratishning diagrammada tasvirlanishi. kamchiliklarga ega: o׳lchami katta, yuqori konsentratsiyasili moddalar (distillyat yoki qoldiq) ning chiqishi kam, atrof-muhitga ko׳p miqdorda issiqlik yo׳qoladi. Suyuq aralashmalarni birmuncha ixcham bo׳lgan rektifikatsiya kolonnalarida to׳la holda komponentlarga ajratish ancha tejamlidir. Rektifikatsiya jarayoni davriy va uzluksiz ravishda, bosimning turli qiymatlarida (atmosfera bosimi ostida, vakuumda, atmosfera bosimdan yuqori bosimda) olib boriladi. Yuqori haroratlarda qaynaydigan moddalarning aralashmalarini ajratishda vakuum ishlatish maqsadga muvofiqdir. Normal haroratlarda gaz holatida bo׳lgan aralashmalar ajratilganda atmosfera bosimidan yuqori bo׳lgan bosim ostida ishlaydigan qurilmalardan foydalaniladi. Rektifikatsiya kolonnasining moddiy balansi. Rektifikatsiyani hisoblash va tahlil qilishda fazalar tarkibi va miqdori mol ulushlarda ifodalanadi. Hisoblash ishlarini osonlashtirish uchun quyidagi shartlar qabul qilinadi: 1) kolonnadan chiqib, deflegmatorga kirayotgan bug`ning tarkibi (y D ) va kolonnaga qaytib tushayotgan flegmaning tarkibi (x D ) bir xil qiymatga ega, ya’ni D D x y = (27.1) 2) qaynatgichdan chiqib, kolonnada ko׳tarilayotgan bug`ning tarkibi kolonnaning pastki qismi (kub- bug`latgich)dan chiqayotgan suyuqlikning tarkibiga teng, ya’ni б б x y = (27.2) 116 27.2-rasm. Rekifikasiya kolonnasining moddiy balansini aniqlashga doir: 1 - kolonna; 2 — kub-bug`latgich; 3 - deflegmator. 27.2-rasmda ko׳rsatilgan sxemaga ko׳ra rektifikatsiya kolonnasining moddiy balansini tuzamiz: - oqimlar bo׳yicha к д ф G G G + = (27.3) - engil uchuvchan komponent bo׳yicha к к д д ф x G x G xF G + = (27.4) bu yerda, к д ф G G G , , — dastlabki aralashma, distillyat va qoldiq mahsulotning massaviy yoki mol hisobidagi sarflari; к д ф x x x , , — yengil uchuvchan komponentning dastlabki aralashma, distillyat va qoldiq mahsulotdagi massaviy yoki mol ulushlari hisobidagi tarkibi. Kolonna yuqorigi qismining moddiy balansi. Ta’minlovchi tarelkaning tepa qismi uchun quyidagi moddiy balans tenglamalarni yozish mumkin: - oqimlar bo׳yicha д ф б G G G = = (27.5) - engil uchuvchan komponent bo׳yicha д д ф б x G x G y G = = (27.6) bu yerda, д ф б G G G , , — kolonnada ko׳tarilayotgan bug`, flegma va distillyatning mol hisobidagi sarflari; y va x — kolonnaning berilgan kesimiga to׳g`ri kelgan suyuqlik va bug` tarkibidagi yengil uchuvchan komponentning qurilma balandligi bo׳yicha o׳zgaruvchan konsentratsiyasilari (mol ulushlari hisobida); x d — yengil uchuvchan komponentning distillyatdagi tarkibi (mol ulushlari). Moddiy balans tenglamasini mol hisobidagi nisbiy sarflar bo׳yicha (1 kmol distillyatga nisbatan) qayta echib, д б G G V / = va д ф G G R / = deb olamiz. Bunday holatda д y x Rx V R V + = + = , 1 Natijada quyidagi ifodalarga erishamiz: 1 1 + + + = + = R x x R R y ёки V x x V R y д д (27.7) (27.7) tenglik kolonnaning yuqorigi bug` tarkibini oshiruvchi qismi uchun ish chiziq tenglamasi deb ataladi. Bu tenglamada R/(R+1)=tg α ish chizig`ining absissa o׳qiga og`ish burchagi tangensi; ( ) B R x д = +1 / chiziqning y-x diagrammadagi ordinata o׳qi bo׳yicha ajratilgan kesmasi. Demak, oxirgi tenglamani quyidagicha yozish mumkin: B x tg y + = α (27.8) (27.8) ifoda kolonnaning yuqorigi qismi uchun ish chizig`i tenglamasi deb ataladi. Kolonna pastki qismining moddiy balansi. Bunday holat uchun quyidagi moddiy balans tenglamalarini yozish mumkin: - oqimlar bo׳yicha ф а к б G G G G + = + (27.9) - engil uchuvchan komponent bo׳yicha ( ) x G G x G y G ф а к к б + = + (27.10) 117 bu yerda, к G — kub qoldig`ining sarfi (mol hisobida); к x ,— kub qoldig`idagi yengil uchuvchan komponentning tarkibi (mol ulushlari). (27.10) tenglamani mol hisobidagi nisbiy sarflar bo׳yicha (1 kmol distillyatga nisbatan) qayta echib va д а д к G G F G G W / , / = = deb belgilab, quyidagi ifodalarga ega bo׳lamiz: ( ) x F R Wx V F R W V к y + = + + = + ; bundan к x R F x R F R y 1 1 1 + − + + + = (27.11) Bu tenglamalardan C x R F tg R F R к = + − = + + 1 1 , 1 β deb olamiz, bu yerda, β tg - ish chizig`ining ordinata o׳qiga og`ish burchagi tangensi, C — ish chizig`ining absissa o׳qi bo׳yicha ajratgan kesmasi. Shunday qilib, oxirgi tenglamani quyidagi ko׳rinishda yozish mumkin: C x tg y + = β (27.12) (27.12) ifoda kolonnaning pastki (suyuqlikdan yengil uchuvchan komponentni maksimal ajratuvchi) qismi uchun ish chizig`i tenglamasi deb ataladi. Rektifikatsiya kolonnasi ish chiziqlarini y-x diagrammada tasvirlash uchun (27.7-rasm) absissa o׳qiga suyuqliklarning berilgan tarkiblari к а x x , va д x ning qiymatlari joylashtiriladi. Qabul qilingan shartga ko׳ra, yuqorigi tarelkadan chiqayotgan bug`ning va distillyatning tarkiblari o׳zaro teng ( ) д д д x x y . = nuqtadan diagonal bilan kesishguncha vertikal o׳tkaziladi, natijada a nuqtaga ega bo׳lamiz. R ning qiymati ma’lum deb hisoblaniladi. Ordinata o׳qiga ( ) 1 / + = R x B д (27.8-tenglamaga asosan) kesma joylashtiriladi, bunda nuqta hosil bo׳ladi. D va a nuqtalar to׳g`ri kesma yordamida birlashtiriladi. X a ning qiymatiga to׳g`ri kelgan nuqtadan ad chizig`i bilan kesishguncha vertikal kesma o׳tkaziladi, bunda b nuqta hosil bo׳ladi. ab to׳g`ri kesmasi kolonna yuqori qismining ish chizig`ini ifodalaydi. Qabul qilingan shartga ko׳ra к к x y = , shu sababdan к x ning qiymatiga to׳g`ri kelgan nuqtadan diagramma dioganali bilan kesishguncha vertikal kesma o׳tkazilib, c nuqtaga ega bo׳linadi. 27.7-rasm. Rektifikatsiya kollonnasi ish chiziqlarini y-x diagrammada tasvirlash. 27.8-rasm. Konsentratsiyasi pog`onalari sonini grafik usul bilan aniqlash C nuqta v nuqta bilan to׳g`ri kesma orqali birlashtiriladi. Hosil bo׳lgan vs kesmasi pastki kolonnaning ish chizig`ini ifodalaydi. Ish chiziqlari (av, vc) rektifikatsiya kolonnasi yuqorigi va pastki qismlaridagi ish konsentratsiyasilarining o׳zgarishini belgilaydi. Ish chiziqlari yordamida konsentratsiyasilar o׳zgarishi pog`onalarining soni aniqlanadi. 27.8-rasmda konsentratsiyasi pog`onalarining sonini grafik usul bilan aniqlash yo׳li tasvirlangan. Yuqorigi va pastki kolonnalar ish chiziqlari K nuqtasida kesishadi. Muvozanat chizig`i va ish chiziqlari o׳rtasida 118 uchburchak pog`onalar o׳tkazib konsentratsiyasilar o׳zgarishi pog`onalarining soni (yoki nazariy tarelkalar soni) aniqlanadi. Grafikdan ko׳rinib turibdiki, bizning misolimizda yuqorigi kolonnaga 3 ta konsentratsiyasi pog`onalari, pastki kolonnaga esa 6 ta konsentratsiyasi pog`onalari to׳g`ri keladi. Nazariy tarelkalarning soni n N ga asoslanib haqiqiy tarelkalarning soni n x aniqlanadi: η N x n n = (27.13) bu yerda η -tarelkalarning foydali ish koeffitsienti. ( ) ) ( 1 ) ( 0 0 б C д д б C C C t t C r R G t t C Q G − + = − = (27.14) bu yerda, C C — suvning solishtirma issiqlik sig`imi; t b va t 0 — suvning boshlang`ich va oxirgi haroratlari. Rektifikatsiya kolonnalarining tuzilishi Davriy ishlaydigan rektifikatsiya qurilmalari. Kichik ishlab chiqarishlarda davriy ishlaydigan rektifikatsiya qurilmalari qo׳llaniladi. Dastlabki aralashma haydash kubiga beriladi (27.9-rasm). Kub ichiga isituvchi zmeevik joylashtirilgan bo׳lib, aralashma qaynash haroratigacha isitiladi. Hosil bo׳lgan bug`lar rektifikatsiya kolonnasining oxirgi tarelkasining pastki qismiga o׳tadi. Bug` kolonna bo׳ylab ko׳tarilgan sari yengil uchuvchan komponent bilan to׳yinib boradi. Deflegmatordan kolonnaga qaytgan bir qism distillyat flegma deb yuritiladi. Flegma (suyuq faza) kolonnaning eng yuqorigi tarelkasiga beriladi va pastga qarab harakat qiladi. Suyuq faza pastga harakat qilishida o׳z tarkibidagi yengil uchuvchan komponentni bug` fazasiga beradi. Bug` va suyuq fazalarning bir necha bor o׳zaro kontakti natijasida bug` fazasi yuqoriga harakat qilgani sari yengil uchuvchan komponent bilan to׳yinib borsa, suyuqlik esa pastga tomon harakat qilgan sari tarkibida qiyin uchuvchan komponentning miqdori oshib boradi. Kolonnaning yuqorigi qismidan bug`lar deflegmatorga o׳tadi va u erda to׳la yoki qisman kondensatsiyaga uchraydi. Bug`lar to׳la kondensatsiyalanganda hosil bo׳lgan suyuqlik ajratkich yordamida ikki qism (distillyat va flegma) ga ajratiladi. 27.9-rasm. Davriy ishlaydigan rektifikatsiya qurilma sining sxemasi: 1-haydash kubi; 2-rektifikatsiya kolonnasi; 3-deflegmator; 4-ajratgich; 5—sovitkich; 6, 7-yig`gichlar. Oxirgi mahsulot (distillyat) sovitkichda sovitilgandan so׳ng yig`ish idishiga yuboriladi. Kubda qolgan qoldiq suyuqlik kerakli tarkibga erishgandagina jarayon to׳xtatiladi, qoldiq tushiriladi va sikl qaytadan boshlanadi. Qoldiqning tegishli tarkibga ega bo׳lishini uning qaynash haroratiga qarab aniqlanadi. Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsiya qurilmalari. Bunday qurilmalar sanoatda keng ishlatiladi. Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsiya qurilmasining prinsipial sxemasi 27.10-rasmda ko׳rsatilgan. 119 27.10-rasm. Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsiya qurilmasining sxemasi: 1—isitkich; 2—rektifikatsiya kolonnasi; 3-deflegmator;4-ajratgich; 5—sovitkich; 6-distillyat yig`gich; 7—qaynatgich;8-qoldiq mahsulotni yig`gich. Qurilmaning asosiy qismi rektifikatsiya kolonnasidir. Kolonna silindrsimon shaklda bo׳lib, uning ichiga tarelkalar yoki nasadkalar joylashtirilgan bo׳ladi. Dastlabki aralashma odatda isitkichda qaynash haroratigacha isitiladi, so׳ngra kolonnaning ta’minlovchi tarelkasiga beriladi. Ta’minlovchi tarelka kolonnani ikki qismga (yuqorigi va pastki kolonnaga) bo׳ladi. Yuqorigi kolonnada bug`ning tarkibi yengil uchuvchan komponent bilan to׳yinib boradi, natijada tarkibi toza yengil uchuvchan komponentga yaqin bo׳lgan bug`lar deflegmatorga beriladi. Pastki kolonnadagi suyuqlik tarkibidan maksimal miqdorda engil uchuvchan komponentni ajratib olish kerak, bunda qaynatkichga kirayotgan suyuqlikning tarkibi asosan toza holdagi qiyin uchuvchan komponentga yaqin bo׳lishi kerak. Shunday qilib, kolonnaning yuqorigi qismi bug` tarkibini oshiruvchi qism yoki yuqorigi kolonna deb ataladi. Kolonnaning pastki qismi esa suyuqlikdan yengil uchuvchan komponentni maksimal darajada ajratuvchi qism yoki pastki kolonna deb ataladi. Kolonnaning pastidan yuqoriga qarab bug`lar harakat qiladi, bu bug`lar kolonnaning pastki qismiga qaynatkich orqali o׳tadi. Qaynatkich odatda kolonnaning tashqarisida yoki uning pastki qismida joylashgan bo׳ladi. Bu issiqlik almashgich yordamida bug`ning yuqoriga yo׳nalgan oqimi hosil qilinadi. Kolonnaning tepasidan pastga qarab suyuqlik harakat qiladi. Bug`lar deflegmatorda kondensatsiyaga uchraydi. Deflegmator sovuq suv bilan sovitiladi. Hosil bo׳lgan suyuqlik ajratkichda ikki qismga ajratiladi. Birinchi qism-flegma kolonnaning yuqorigi tarelkasiga beriladi. Shunday qilib, kolonnada suyuq fazaning pastga yo׳nalgan oqimi yuzaga keladi. Ikkinchi qism-distillyat sovitilgandan so׳ng yig`gichga yuboriladi. Deflegmatorda bug`lar to׳la yoki qisman kondensatsiyaga uchraydi. Birinchi holda kondensat ikkiga bo׳linadi. Birinchi qism-flegma kolonnaga qaytariladi, ikkinchi qism esa distillyat (rektifikat yoki yuqorigi mahsulot) sovitkichda sovitilgandan so׳ng yig`ish idishiga yuboriladi. Ikkinchi holda esa deflegmatorda kondensatsiyaga uchramagan bug`lar sovitkichda kondensatsiyalanadi va sovitiladi; bu holda ushbu issiqlik almashgich distillyat uchun kondensator sovitkich vazifasini bajaradi. Kolonnaning pastki qismidan chiqayotgan qoldiq ham ikki qismga bo׳linadi. Birinchi qism qaynatkichga yuboriladi, ikkinchi qism (pastki mahsulot) esa sovitkichda sovitilgandan so׳ng yig`ish idishiga tushadi. Rektifikatsiya qurilmalari odatda nazorat o׳lchash va boshqaruvchi asbob-uskunalar bilan jihozlangan bo׳ladi. Bu asbob-uskunalar yordamida qurilmaning ishini avtomatik ravishda boshqarish va jarayonni maqbul rejimlarda olib borish imkoni tug`iladi. Rektifikasion qurilmalarida asosan ikki turdagi kolonnalar ishlatiladi: 120 1) pog`ona kontaktli kolonnalar (tarelkali kolonnalar); 2) uzluksiz kontaktli kolonnalar (plyonkali va nasadkali kolonnalar). Tarelkali, nasadkali va ayrim plyonkali kolonnalar ichki tuzilishiga ko׳ra absorbsiya kolonnalariga o׳xshash bo׳ladi. Rektifikatsiya kolonnalarini hisoblash ham bir xil turdagi absorbsiya kolonnalarini hisoblashdan farq qilmaydi. Faqat dastlab yuqorigi va pastki kolonna alohida hisoblanadi, so׳ngra rektifikatsiya kolonnasining umumiy ish balandligi aniqlanadi. Rektifikatsiya kolonnalari (absorberlardan farqli) qo׳shimcha issiqlik almashgichlar (isitgich, qaynatgich, haydash kubi, deflegmator, kondensator, sovitgich) bilan ta’minlangan bo׳ladi. Bundan tashqari, atrof-muhitga tarqaladigan issiqlikning yo׳qotilishini kamaytirish uchun rektifikatsiya kolonnalari issiqlik izolyatsiyasi bilan qoplanadi. Distillyasiya va rektifikatsiya qurilmalarining ishini jadallashtirish uchun energiyaga bo׳lgan xarajatlarni kamaytirish, tezkor gidrodinamik rejimlarni tashkil qilish uchun maqbul shart-sharoitlar yaratilishi maqsadga muvofiq bo׳ladi. Energetik xarajatlarni kamaytirish uchun quyidagi ishlar qilingan bo׳lishi kerak: 1) kolonnalarni issiqlik izolyatsiyasi bilan qoplash; 2) jarayonni maqbul flegma sonida olib borish; 3) ikkilamchi issiqlik oqimlaridan ishlab chiqarish ehtiyojlarini qondirish uchun foydalanish; 4) mumkin bo׳lgan sharoitda haydash kubida suyuqlikni bug`latish uchun o׳tkir bug`ni ishlatish; 5) issiqlik nasosini qo׳llash; 6) ayrim sharoitlarda, masalan azeotrop aralashmalarini rektifikatsiyalash paytida bar xil bosim bilan ishlaydigan ikki (yoki ko׳p) kolonnali qurilmalardan foydalanish. 121 25-Ma’ruza MAVZU: SUYUQLIKLARNI EKSTRAKSIYALASH Ekstraksiya jarayoning nazariy asoslari. Ekstraksiyalashning asosiy usullari. Ekstraktorlarning tuzilishi. Eritmalar tarkibidagi bir yoki bir necha komponentlarni tanlab ta’sir qiluvchi erituvchilar yordamida ajratib olish jarayoni suyuqliklarni ekstraksiyalash deb yuritiladi. Suyuq aralashma bilan erituvchi o׳zaro aralashtirilganda erituvchida faqat tanlangan komponentlar yaxshi eriydi, qolgan komponentlar esa juda yomon eriydi yoki butunlay erimaydi. Ekstraksiyalash jarayoni ham rektifikatsiyalash kabi suyuqlik aralashmalarini ajratish uchun qo׳llaniladi. Bu usullarning qaysi birini tanlash aralashmalar tarkibidagi moddalarning xossalariga bog`liq. Rektifikatsiyalash jarayoni odatda issiqlik ta’sirida boradi. ekstraksiyalashni amalga oshirish uchun issiqlik talab etilmaydi. Rektifikatsiyalash aralashma komponentlarining har xil uchuvchanliklariga asoslanadi. Agar aralashma komponentlarining qaynash haroratlari bir-biriga yaqin yoki ular yuqori haroratlarga beqaror bo׳lsa, bunday hollarda ekstraksiyalash jarayoni qo׳llaniladi. Dastlabki eritma va erituvchi o׳zaro ta’sir ettirilganda ikkita faza (ekstrakt va rafinat) hosil bo׳ladi. Ajratib olingan moddaning erituvchidagi eritmasi ekstrakt, dastlabki eritmaning qoldig`i esa rafinat deb yuritiladi. Rafinat tarkibida biroz miqdorda erituvchi ham bo׳ladi. Olingan ikkita suyuqlik fazasi (ekstrakt va rafinat) bir-biridan tindirish, sentrifugalash yoki boshqa mexanik usullar yordamida ajratiladi. So׳ngra ekstrakt tarkibidan tegishli mahsulot ajratib olinadi, rafinatdan esa erituvchi regenerasiya qilinadi. Suyuqliklarni ekstraksiyalash boshqa usullar (rektifikatsiyalash, bug`latish va hokazo) ga nisbatan birmuncha afzalliklarga ega: jarayon past haroratda olib boriladi; eritmaning bug`lanishi uchun issiqlik talab qilinmaydi; tanlab ta’sir qilish xususiyatiga ega bo׳lgan istalgan erituvchini ishlatish imkoni bor. Bu usul ham kamchiliklardan xoli emas; qo׳shimcha komponent (erituvchi)ni ishlatish va uni regenerasiya qilishni tashkil etish qurilmalar sxemasini murakkablashtiradi va ekstraksiyalash jarayonini qimmatlashtiradi. Suyuqlik-suyuqlik sistemalarini ekstraksiyalash jarayonlari kimyo, neftni qayta ishlash, neft kimyosi, rangli metallar metallurgiyasi va sanoatning boshqa tarmoqlarida keng qo׳llaniladi. Bu jarayonlar turli organik va neft kimyoviy sintez mahsulotlarini toza holda ajratib olish, nodir va kam tarqalgan elementlarni olish va ularni ajratish, chiqindi suvlarini tozalash va shu kabi boshqa bir qator ishlarni amalga oshirish uchun ishlatiladi. Ayrim sharoitlarda ekstraksiyalash jarayoni rektifikatsiyalash bilan birgalikda olib boriladi. Suyuqlik aralashmasi rektifikatsiyalashdan oldin birlamchi ekstraksiyalash yo׳li bilan qisman ajratilsa, rektifikatsiyalash uchun issiqlik xarajatlari ancha kamayadi. Suyuqliklarni ekstraksiyalash uchun ishlatiladigan qurilmalar ekstraktorlar deb ataladi. Suyuqlik aralashmasidan kerakli komponentni ajratib oladigan modda erituvchi yoki ekstragent deb ataladi. erituvchilarga bir qator talablar qo׳yiladi. Bular qatoriga quyidagilar kiradi: 1) Kerakli komponentga nisbatan tanlab ta’sir qilish hususiyatiga ega bo׳lishlik; 2) Erituvchining kerakli komponentni o׳zida eritib, yutib olish qobiliyati; 3) Erituvchi tarkibidan yutilgan komponentni engil ajratib olish ya’ni ekstraksiyalash imkoniyati borligi; 4) Fazalarning qatlamlarga oson ajralishi; 5) Erituvchi bilan ishlash xavfsiz bo׳lishligi; 6) Saqlash va ish davomida (ekstraksiyalash va ekstraksiyalash) parchalanib ketmasligi; 7) Narxi arzon bo׳lishi; 8) Oson topiladigan, ya’ni kamyob bo׳lmasligi; 9) Erituvchining zichligi ekstraksiyalanishi lozim bo׳lgan suyuqlik zichligidan kam bo׳lishi maqsadga muvofiq. Sanoatda ishlatiladigan erituvchilar uch guruhga bo׳linadi: 1) Organik kislotalar yoki ularning tuzlari (alifatik monokarbon kislotalari, naften kislotalari, sulfokislotalar, fenollar va hokazo); 122 2) Organik asoslarning tuzlari (birlamchi, ikkilamchi va uchlamchi aminlarning tuzlari va hokazo); 3) Neytral erituvchilar (suv, spirtlar, oddiy va murakkab efirlar, aldegidlar va ketonlar). Suyuqliklarni ekstraksiyalashni o׳rganishda tarqalish koeffitsienti va ajratish omili tushunchalaridan foydalaniladi. ekstrakt tarkibidagi kerakli komponentning muvozanat holatdagi konsentratsiyasini ushbu komponentning rafinatdagi muvozanat konsentratsiyasiga nisbati tarqalish koeffitsienti deb ataladi: x y m * = (28.1) bu yerda, y* — tarqalayotgan komponentning ekstraktdagi muvozanat ulushi; x — tarqalayotgan komponentning rafinatdagi muvozanat ulushi. Tarqalish koeffitsientining qiymatiga ko׳ra erituvchining ekstraksiya qilish qobiliyatini aniqlash mumkin: m ning qiymati qancha katta bo׳lsa, bunday erituvchining suyuqlik aralashmasidan kerakli komponentni ajratib olish qobiliyati shuncha yuqori bo׳ladi. ekstraksiya sistemalarida ning qiymati 1 dan 10000 gacha o׳zgaradi. Erituvchining ajratish qobiliyatini baholash uchun quyidagi nisbatdan foydalaniladi: β = = = = 2 1 2 1 1 2 2 1 2 2 1 1 2 1 : x x y y x y x y x y x y m m (28.2) bu yerda m 1 - aralashmadagi birinchi komponentning tarqalish koeffitsienti; m 2 - aralashmadagi ikkinchi komponentning tarqalish koeffitsienti. Ushbu kattalik β ekstraksiyalashdagi ajratish koeffitsienti yoki omili deb ataladi. β ajralayotgan komponentlarning ekstraktdagi muvozanat konsentratsiyasilari rafinatdagi muvozanat konsentratsiyasilaridan necha marta kattaligini bildiradi. Haqiqiy sharoitlarda β ning qiymati 2 dan kam bo׳lmasligi maqsadga muvofiq bo׳ladi. Download 4.8 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling