Quritish jarayonlari xaqida umumiy tushunchalar

ODDIY XAYDASH Suyuqlik aralashmalarini bir marotaba qisman bug‘latish yo‘li bilan ajratish jarayoni oddiy haydash deb nomlanadi. Oddiy haydash jarayonini eritma komponentlari uchuvchanligi orasidagi farq katta bo‘lgan hollardagina qo‘llash maqsadga muvofiq va yuqori samara beradi.Oddiy haydash quyidagi usullarda amalga oshiriladi: fraksiyali haydash; deflegmasiya bilan haydash; suv bug‘i bilan haydash; molekulyar haydash.Fraksiyali haydash Bu usul haydash kubidagi eritmani asta-sekin bug‘latish yo‘li bilan olib boriladigan ajratish jarayonidir (5.33-rasm).Jarayon davomida hosil bulayotgan bug‘ kondensator 2 ga uzatiladi va u yerda kondensasiyalanib, distillyat holatida yig‘gich 3 ga yuboriladi. Jarayon tugagandan so‘ng, kub 1 dagi kub qoldig‘i chiqarib tashlanadi. Kub 1 to‘yingan suv bug‘i yoki tutun gazlari bilan qizdiriladi.Eritmani haydash jarayonida kub qoldig‘ida yengil uchuvchan komponent miqdori va distillyat tarkibidagi miqdori maksimal qiymatdan minimalgacha kamayadi. Shuning uchun, har xil tarkibli distillyat fraksiyalari turli yig‘gichlarga ajratib olinadi. xar xil tarkibli mahsulot olishga mo‘ljallangan eritmalarni ajratib olish usuli fraksiyali haydash deb nomlanadi.Oddiy haydash davrida hosil bulayotgan bug‘ kubdan chiqarib olinadi va har bir onda kubda qolgan eritma bilan muvozanatda bo‘ladi.Bu usulda haydash atmosfera yoki vakuum ostida olib boriladi. Vakuum ostida haydash usuli issiqlikka chidamsiz eritmalarni ajratish imkoniyatini yaratadi, chunki bu usulda qaynash temperaturasi pasayadi. Shuning uchun ham bu usulda haydash davrida past temperaturali suv bug‘laridan foydalaniladi.Distillyatning o‘rtacha tarkibi moddiy balans tenglamasidan aniqlanadi:

Bundan

bu yerda F - boshlang‘ich eritma miqdori; x_f - boshlang‘ich eritma konsentrasiyasi; W - kub qoldig‘i miqdori; x_w - kub qoldig‘i konsentrasiyasi.
Deflegmasiya bilan haydash Bu usul eritmalarni ajratish darajasini ko‘tarish uchun qo‘llaniladi (5.34-rasm).Bu usulda, kub 1 da hosil bo‘lgan bug‘lar deflegmator 2 ga uzatiladi va u yerda qisman kondensasiyalanadi. £isman kondensasiyalanish davrida qiyin uchuvchan komponent miqdori ko‘p bo‘lgan flegma hosil bo‘ladi va qaytadan kubga tushiriladi. Kub 1 ga tushish vaqtida ko‘tarilayotgan bug‘lar bilan o‘zaro ta’sirida buladi.Yengil uchuvchan komponent miqdori yuqori bo‘lgan bug‘lar kondensatorga yo‘naltiriladi. Kondensasiyalanish natijasida hosil bo‘lgan distillyat yig‘gich 4 ga tushadi. Kub qoldig‘ining konsentrasiyasi o‘rnatilgan x_ qiymatiga yetganda so‘ng, kubdan chiqarib yuboriladi.konsentrasiyasi.Suv bug‘i bilan haydash Eritmalar qaynash temperaturasini pasaytirish uchun jarayonni vakuum ostida tashkil etish usuli oldindan ma’lum edi. Lekin, eritmalarni suv bug‘i bilan haydash usulida ham qaynash temperaturasini pasaytirish mumkin. Ayniqsa, bu usul qaynash temperaturasi 100°S dan ortiq bo‘lgan va komponentlari suvda erimaydigan eritmalar uchun juda qo‘l keladi. Shuning uchun, eritma komponentlari suvda erimasa, unda haydash kubiga qo‘shimcha komponent sifatida suv bug‘i yuboriladi.5.35-rasmda suv bug‘i bilan oddiy haydash davrida qaynash temperaturasini aniqlash diagrammasi keltirilgan. Bu diagrammada qaynash temperaturasiga suv bug‘ining elastiklik egri chizig‘i bilan turli suyuqliklar elastiklik egri chiziqlari kesishgan nuqtasi to‘g‘ri keladi. Grafikdan ko‘rinib turibdiki, atmosfera bosimida benzolni suv bilan haydash paytida jarayon temperaturasi 69,5°S, bosim r = 0,0395 MPa da 46°S atrofida,bosim r = 0,1MPa da toluol uchun esa - 85°S.
5.36-rasmda aralashmalarni suv bug‘i bilan haydash qurilmasining sxemasi keltirilgan.Boshlang‘ich eritma kub 1 ga yuklanadi va uning g‘ilofiga suv bug‘i yuboriladi. So‘ng, kub ichidagi eritmaga barboter orqali kuchli suv bug‘i haydaladi. Eritmaning qaynash paytida hosil bo‘lgan bug‘lar kondensator 2 ga uzatiladi va undan keyin separator 3 da kondensat ajratiladi. Separatordan suv chiqariladi, suvda erimaydigan yengil uchuvchan komponent esa maxsus idishga yig‘iladi. Odatda bu usul muvozanat bo‘lmagan sharoitlarda amalga oshiriladi.Molekulyar haydash. Bu usul yuqori temperaturada qaynaydigan va issiqlikka chidamsiz eritmalarni ajratish uchun qo‘llaniladi.Ushbu jarayon o‘ta past vakuumda, yaьni bosim 1,31...0,131Pa bo‘lgan oralikda olib boriladi.Molekulyar haydash eritmani tashqi yuzasidan bug‘latish orqali amalga oshiriladi. Jarayon bir - biriga yaqin o‘rnatilgan bug‘latish va kondensasiyalash yuzalarida ro‘y beradi. Shuni alohida ta’kidlash kerakki, ular orasidagi masofa odatda 20...30 mm, yaьni molekulalarning erkin harakati uzunligidan kam bo‘lishi kerak. Bunday holatda issiq yuzadan ko‘tarilayotgan yengil uchuvchan komponentmolekulalari sovuq yuzaga urilishi bilan kondensasiyalanadi. Bug‘lanish va kondensasiyalanish yuzalari o‘rtasidagi temperaturalar farqi 100°S atrofida.molekulyar haydash qurilmasining sxemasi keltirilgan.Boshlang‘ich eritma qurilmaga truba 2 orqali rotor 1 ning tubiga uzatiladi. Rotordagi eritma markazdan qochma kuch taьsirida konus yuzasi bo‘ylab yupqa qatlam holida tarqaladi. Bug‘lanish yuzasidan ajralib chiqkan molekulalar kondensasiyalanish yuzasiga qarab yunaladi.Uchuvchanligi past komponent bug‘lari kondensator 4 yuzalarida kondensasiyalansa, uchuvchanligi yuqori komponent bug‘lari esa kondensator 5 yuzasida kondensasiyalanadi. Birinchi fraksiya kondensator 4 dan taglik 8 ga, ikkinchisi esa zmeyevikda kondensasiyalanib taglik 7 ga oqib tushadi. Eritmaning bug‘lanmagan qismi esa markazdan qochma kuch taьsirida rotor chetidan tarmoqli nov 10 ga toshib o‘tadi va qurilmadan chiqarib yuboriladi. Ajratib olingan distillyat, taglik 8 chekkasidagi seksiya orqali halqasimon yig‘gichga, taglik 7 dan esa markaziy seksiya orqali chiqarib olinadi.
ARALASHMALARNI REKTIFIKASIYA QILISH Rektifikasiya prinsipi. Bir jinsli suyuq aralashmalarni komponentlarga to‘la ajratish faqat rektifikasiya usuli bilan amalga oshirilishi mumkin. Rektifikasiya jarayonining moxiyatini t -x-u diagramma orqali tushuntirish mumkin (15.6- rasm).Konsentrasiyasi x₁ bo‘lgan dastlabki aralashma qaynash temperaturasi t1 gacha isitilganda, suyuqlik bilan muvozanatda bo‘lgan bug‘ning xolati aniklanadi (f nuqta). Bu bug‘ kondensasiya qilinganida konsentrasiyasi x4 ga teng bo‘lgan suyuqlik xosil bo‘ladi {x2>x1). Demak, suyuqlik yengil uchuvchan komponent bilan birmuncha to‘yingan bo‘ladi. Bu suyuqlik xam qaynash temperaturasi 1-2. gacha isitilganda bug‘ xosil bo‘ladi {y nuqta), bug kondensa-siyalanganda xg tarkibli suyuqlik olinadi (*z>*2). Shu yo‘sinda birin-ketin bir necha marta suyuqlikni bug‘latish va bugni kondensasiyalash prosesslarini o‘tkazish orqali tayyor maxsulot— 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 temperaturalarini ifodalaydi. Bu diagramma yordamida birin-ketin bir necha marta kondensasiyalash va buglatish 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 kamchi-liklarga ega: o‘lchami katta, yuqori konsentrasiyali moddalar (distillyat yoki qoldiq) ning chiqishi kam, atrof muxitga ko‘p miqdorda issiqlik yo‘qoladi.Suyuq aralashmalarni birmuncha ixcham bo‘lgan rektifikasion kolonnalarda to‘la xolda komponentlarga ajratish ancha te-jamlidir. Rektifikasiya prosessi davriy va uzluksiz ravishda, bosimning turli qiymatlarida (atmosfera bosimi ostida, vakuumda, atmosfera bosimidan yuqori bosimda) olib boriladi. Yuqori temperaturalarda qaynaydigan moddalarning aralashma-larini ajratishda vakuum ishlatish maksadga muvofiqdir. Normal temperaturalarda gaz xolatida bo‘lgan aralashmalar ajratilganda atmosfera bosimidan yuqori bo‘lgan bosim ostida ishlaydigan qurilmalardan foydalaniladi.Davriy ishlaydigan rektifikasion qurilmalar. Qichik ishlab chikarishlarda davriy ishlaydigan rektifikasion qurilmalar qo‘llaniladi. Dastlabki aralashma xaydash kubiga beriladi (15.7-rasm). Qub ichiga isituvchi zmeyevik joylashtirilgan bo‘lib, aralashma qaynash temperaturasigacha isitiladi. Xosil bo‘lgan bug‘lar rektifikasion kolonnaning oxirgi tarelkasining pastki qismiga o‘tadi. Bug kolonna bo‘ylab ko‘tarilgan sari yengil uchuvchan komponent bilan to‘yinib boradi. Deflegmatordan kolonnaga qaytgan bir kism distillyat flegma deb yuritiladi. Flegma (suyuq faza) kolonnaning eng yuqorigi tarelkasiga beriladi va pastga qarab xarakat qiladi. Suyuq faza pastga xarakat qilishida o‘z tarkibidagi yengil uchuvchan komponentni bug‘ fazasiga beradi. Bug‘ va suyuq fazalarning bir necha bor o‘zaro kontakti natijasida bug‘ fazasi yuqoriga xarakat qilgani sari yengil uchuvchan komponent bilan to‘yinib borsa, suyuqlik esa pastga tomon xarakat qilgan sari tarkibida qiyin uchuvchan kompo-nentning miqdori oshib boradi. Kolonnaning yuqorigi qismidan bug‘lar deflegmatorga o‘tadi va u yerda to‘la yoki qisman kondensasiyaga uchraydi. Bug‘lar to‘la kondensasiyalanganda xosil bo‘lgan suyuqlik ajratkich yordamida ikki qism (distillyat va flegma) ga ajratiladi. Oxirgi maxsulot (distillyat) sovitkichda sovitilgandan so‘ng yig‘ish idishiga yuboriladi. Kubda qolgan qoldiq suyuklik kerakli tarkibga erishgandagina jarayon to‘xtatiladi, qoldiq tushiriladi va sikl qaytadan boshlanadi. Qoldiqning tegishli tarkibga ega bo‘lishini uning qaynash temperaturasiga qarab aniqlanadi.Uzluksiz ishlaydigan rektifikasion qurilmalar. Buiday qurilmalar sanoatda keng ishlatiladi. Uzluksiz ishlaydigan rektifikasion qurilmaning prinsipial sxemasi 15.8- rasmda ko‘rsatilgan. Qurilmaning asosiy apparati rektifikasion kolonnadir. Qolonna silindrsimon shaklda bo‘lib, uning ichiga tarelkalar yoki nasadkalar joylashtirilgan bo‘ladi.Dastlabki aralashma odatda isitkichda qaynash temperaturasigacha isitiladi, so‘ngra kolonnaning taxminlovchi tarelkasiga beriladi.Bu issiqlik almashinish qurilmasi yordamida bug‘ning yuqoriga yo‘nalgan oqimi xosil qilinadi. Kolonnaning tepasidan pastga qarab suyuqlik xarakat qiladi. Bug‘lar deflegmatorda kondensasiyaga uchraydi. Deflegmator sovuq suv bilan sovitiladi. Xosil bo‘lgan suyuqlik ajratgichda ikki qismga ajraladi. Birinchi qism - flegma kolonnaning yuqori tarelkasiga beriladi va kolonnada suyuq fazaning pastga yo‘nalgan oqimi yuzaga keladi. Ikkinchi qism - distillyat sovutgichda sovitilgandan so‘ng, yig‘ish idishiga: yuboriladi Deflegmatorda kondensasiyaga uchramagan bug‘lar sovitgichda kondensasiyalanadi va sovitiladi: bu xolda ushbu issiqlik almashinish qurilmasi distillyat uchun kondensator - sovutgich vazifasini bajaradi.Kolonnaning pastki qismidan chiqayotgan qoldiq xam ikki qismga bo‘linadi. Birinchi qism qaynatgichga yuboriladi, ikkinchi qism (pastki maxsulot) esa sovitgichda sovitilgandan so‘ng yig‘ish idishiga tushadi.Rektifikasion qurilmalar odatda nazorat-o‘lchash va boshqaruvchi asboblar bilan jixozlangan bo‘ladi. Bu asboblar yordamida qurilmaning ishini avtomatik ravishda boshqarish va jarayonni optimal rejimlarda olib borish imkoni tug‘iladi.Ko‘p komponentli aralashmalarni rektifikasiyalash. Sanoatda ko‘pincha binar aralashmalarni emas, balki ko‘p komponentli aralashmalarni ajratish to‘g‘ri keladi. Bunday aralashmalarni rektifikasiyalash ancha murakkab va kam o‘rganilgan jarayon xisoblanadi. Agar binar aralashmalar ikkita erkinlik darajasiga ega bo‘yasa, ko‘p komponentli aralashmalarning erkinlik darajasi komponentlarning soniga teng bo‘ladi. Shu sababli ko‘p komponentli aralashmalarni rektifikasiyalash jarayonini taxlil qilish xisoblash ancha murakkabdir.Ko‘p komponentli aralashmalarni ajratish jarayoni uchun zarur bo‘lgan qurilmalarni' o‘zaro bog‘lash xam ancha murakkablashadi. Bunday aralashmalarni 1 ta kolonnada ajratish mumkin emas. Umumiy xolda kolonnalarning sonidan komponentlarning sonidan bitta kam bo‘ladi, yaxni komponentlar soni p ta bo‘lgan aralashmani ajratish uchun p -1 ta kolonna kerak bo‘ladi.