Zokirjon salimov n e f t V a g a z n I q a y t a I s h L a s h j a r a y o n L a r I
REK TIFIKATSION K O LO NN ANING M O D D IY
Download 4.11 Mb. Pdf ko'rish
|
|
13.5. REK TIFIKATSION K O LO NN ANING M O D D IY BALANSI Rektifikatsiya jarayonini 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 (ud) va kolonnaga qaytib tushayotgan flegmaning tarkibi (xj) bir xil qiymatga ega, ya’ni ud=x<1; 2) qaynatgichdan chiqib. kolonnada ko‘tarilayotgan bug‘ning tarkibi kolonnaning pastki
qismi (kub-bug‘latgich) dan chiqayotgan suyuqlikning tarkibiga teng, ya’ni uw=xw. 13.8-rasmda ko‘rsatilgan sxemaga ko‘ra rektifikatsion kolonnaning moddiy balansini tuzamiz: - oqimlar bo‘yicha G f
d + G w ; (13.3) - yengil uchuvchan komponentlar bo'yicha GpXf = GoXd + Gwxw ; (13.4)
bu yerda, GF, GD, Gw - dastlabki aralashma. distillyat va qoldiq mahsulotning massaviy yoki mol hisobidagi sarflari; Xf, xj, xw - yengil uchuvchan komponentning dastlabki aralashma, distillyat va qoldiq mahsulotdagi massaviy yoki mol ulushlari hisobidagi tarkibi. 13.8-rasm. Rektifikatsion kolonnaning moddiy balansini aniqlashga doir: 1-kolonna; 2-kub-bug‘latgich; 3-deflegmator. K olonna yuqorigi qism ining m oddiy balansi. Ta’minlovchi tarelkaning tepa qismi ucliun quyidagi moddiy balans tenglamalarini yozish mumkin: - oqimlar bo‘yicha GV = GR + GD; (13.5)
- yengil uchuvchan komponentlar bo‘yicha Gvy = G
rx + G
dxd ;
(13.6) bu yerda, G v, GR, Go - kolonnada ko‘tariIayotgan bug‘, flegma va distillyatning mol hisobidagi sarflari; x va u - kolonnaning berilgan kesimiga to‘g‘ri kelgan suyuqlik va bug1 tarkibidagi yengil uchuvchan komponentning uskuna
balandligi bo‘yicha o‘zgaruvchan konsentratsiyalari (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 yechib, V=G v /G d va R=G r /G
deb olamiz. Bunday holatda V=R+1, Vy=Rx+xD. Natijada quyidagi ifodalarga erishamiz:
(13.7)
V V J R + 1
Д+1 4
(13.7) tenglik kolonnaning yuqorigi bug‘ tarkibini oshiruvchi qismi uchun ish chiziq tenglamasi deb ataladi. Bu tenglamada R/(R+l)=tga ish chizigMning abssissa o'qiga og'ish burchagi tangensi; X d /(R+1)=V chiziqning u-x diagrammasidagi ordinata o‘qi bo'yicha ajratilgan kesmasi. Demak, oxirgi tenglamadan quyidagicha yozish mumkin: u = tgax + V. (13.8)
(13.8) ifoda kolonnaning yuqorgi qismi uchun ish chizigM tenglamasi deb ataladi. Kolonna pastki qismining moddiy balansi. Bunday holat uchun quyidagi moddiy balans tenglamalarini yozish mumkin: - oqimlar bo'yicha G v +G w = G
f + Cr ;
(13.9) - yengil uchuvchan komponentlar bo'yicha Gvy + Gwxw = (GF + G r ) x ;
(13.10) bu yerda, Gw - kub qoldig'ining sarfi (mol hisobida); xw - kub qoldig'idagi yengil uchuvchan komponentning tarkibi (mol ulushlari). (13.10) tenglamani mol hisobidagi nisbiy sarflar bo'yicha (1 kmol distillyatga nisbatan) qayta yechib va W=Gw/GD, F=Gp/GD deb belgilab, quyidagi ifodalarga ega bo'lamiz: V + W = R + F : Vy + Wxw = (R + F)x ; bundan
y = ^ + \ X+X~R+\X"' (13-Ч)
Bu tenglamalardan = = c ^eb olamiz, bu yerda tgP - ish chizigMning abssissa o‘qi bo'yicha ajratgan kesmasi. Shunday qilib, oxirgi tenglamani quyidagi ko'rinishda yozish mumkin: u = tg P x + S (13.12) (13.12) ifoda kolonnaning pastki (suyuqlikdan yengil uchuvchan komponentni maksimal ajratuvchi) qismi uchun ish chizigM tenglamasi deb ataladi. 13.6. ISH CHIZIQLARINI Y - X DIAGRAMMASIDA TASVIRLASH Rektifikatsion kolonna ish chiziqlarini y-x diagrammada tasvirlash uchun (13.9-rasm), abssissa o'qiga suyuqliklarning berilgan tarkiblari xF, xw va xD larning qiymatlari joylashtiriladi. Qabul qilingan shartga ko'ra, yuqorigi tarelkadan chiqayotgan bug'ning va distillyatning tarkiblari o'zaro teng (ya’ni uD=xD). xD nuqtadan diagonal bilan kesishguncha vertikal o'tkaziladi, natijada a nuqtaga ega bo'lamiz. R ning qiymati ma’lum deb hisoblanadi. Ordinata o'qiga V=xd/(R+I) (13.8-tenglamaga asosan) kesmani joylashtiriladi, bunda d nuqta hosil boMadi. d va a nuqtalar to'g'ri kesma yordamida birlashtiriladi. xF ning qiymatiga to'g'ri kelgan nuqtadan a chizigM bilan kesishguncha vertikal kesma o'tkaziladi, bunda b nuqta hosil boMadi. ab to'g'ri kesmasi kolonna yuqori qismining ish chizig'ini ifodalaydi. 13.9-rasm. Rektifikatsion kolonna ish chiziqlarini y-x diagrammasida tasvirlash. Qabul qilingan shartga ko‘ra Uw=xw, shu sababdan xw ning qiymatiga to‘g‘ri kelgan nuqtada diagramma dioganali bilan
kesishguncha vertikal kesma o ‘tkazilib, s nuqtaga ega boMinadi. s nuqta b nuqta bilan to‘g‘ri kesma orqali birlashtiriladi. Hosil boMgan vs kesmasi pastki kolonnaning ish chizigMni ifodalaydi. Ish chiziqlari (ab , bs) rektifikatsiya kolonna yuqorigi va pastki qismlaridagi ish konsentratsiyalarining o'zgarishini ifoda qiladi. Ish chiziqlari yordamida konsentratsiyalar o‘zgarishi pog'ona- larining soni aniqlanadi. 13.10-rasmda konsentratsiya pog‘onalarining sonini grafik usul bilan aniqlash yoMi tasvirlangan. Yuqorigi va pastki kolonnalar ish chiziqlari К nuqtasida kesishadi. Muvozanat chizigM va ish chiziqlari o ‘rtasida uchburchak pog‘onalar o‘tkazib konsentratsiyalar o ‘zgarishi pog‘onalarining soni (yoki nazariy tarelkalar soni) aniqlanadi. Grafikdan ko‘rinib turibdiki, bizning misolimizda yuqorigi kolonnaga 3 ta konsentratsiya pog‘onalari, pastki kolonnaga esa 6 ta konsentratsiya pog‘onalari to‘g‘ri keladi. Nazariy tarelkalarning soni nN ga asoslanib haqiqiy tarelkalarning soni pH aniqlanadi: n* - ~ (13.13)
bu yerda, ц - tarelkalarning foydali ish koeffitsiyenti. Ushbu
foydali ish
koeffitsiyentining qiymati
tarelkaning konstrksiyasiga. tarelkalar oraligMdagi masofaga, bug‘ning tezligiga va aralashmaning fizik xossalariga bogMiq boMib, katta chegaralarda (0,25-^0,90) o'zgaradi. Haydashning turli usullari uchun foydali ish koeffitsiyentining qabul
qilib olingan
o'rtacha qiymatlaridan foydalaniladi.
Flegma miqdorining distillyat miqdoriga nisbati flegma soni deb ataladi. Bu son rektifikatsion kolonna ishlarini tahlil qilishda muhim ahamiyatga ega. Distillyatning berilgan tarkibi Xd o‘zgarmas boMsa, V kesmaning kattaligi (13.11-rasm) faqat flegma soniga bog‘Iiq boMadi, chunki V=Xd/(R+1). Bunda R ning ko‘payishi bilan V kesmasi kamayadi, v nuqtasi vertikal bo'yicha pastga tushadi va siljish (R=oo boMganda) to diagramma diagonali bilan kesishguncha davom etadi (by nuqtasi). Bunda jarayonning harakatlantiruvchi kuchi (u*- u) maksimal qiymatiga ega boMadi. R ning kamayishi bilan b nuqtaning o‘rni vertikal bo'yicha yuqoriga siljiydi. Bunday holatda jarayonning harakatlantiruvchi kuchi kamayadi va R ma’lum bir minimal qiymatga ega boMganda (qachonki b nuqtasi b " holatni egallaganda) harakatlantiruvchi kuch nolga teng boMib qoladi. Demak, kolonnaning ishlashi uchun zarur boMgan flegma sonining qiymati Rmjn va R=oo chegaralari oraligMda boMishi zarur. Bunda flegmaning ish sonini aniqlash uchun Rmjn ning qiymati ma’lum boMishi kerak.
Rmin n’ng qiymati odatda hisoblash yoMi bilan topiladi. Rmin ni aniqlash uchun b " nuqtasidan (13.11-rasm) a nuqtasining ordinatasi bilan kesushguncha gorizontal kesma b /;e o‘tkaziladi. Rmin boMganda yuqorigi kolonna ish chizigM qiyalik burchagining tangensi ab^e uchburchagi a t va b 7/e katetlarining nisbati orqali aniqlanadi: V . - y ', = =
(13.14) Yuqorigi kolonna ish chizigMning tenglamasiga asosan va flegma soni minimal qiymatga ega boMganda tga=Rmin/(Rn,in+l). Ikkala ifodalarni solishtirib, quyidagi tenglamaga erishamiz:
(13.15)
JV Kolonnaning oMchamlari va issiqlik tashuvchi agentlarning miqdorlari (isitkich uchun suv bugM, deflegmator uchun sovuq suvning sarfi) flegma soniga qarab o‘zgaradi. Kapital mablag1 va kolonnalarni ishlatish uchun zarur boMgan sarflar ham flegma soniga bogMiq. Shu sababli haqiqiy flegma sonini hisoblash katta ahamiyatga ega. Haqiqiy flegma sonini grafik usulda aniqlash mumkin. 13.1 l-rasmdan ko‘rinib
turibdiki, kolonnaiami ishlatish uchun zarur boMgan xarajatlar(X) flegma soniga(R) to‘g‘ri mutanosiblik ravishda ortib boradi (1-chiziq). Kapital mablagMar va flegma soni oraligMdagi bogMiqlik maMum minimumga ega (2-egri chiziq). Umumiy sarflar va flegma soni o ‘rtasidagi bogMiqlik ham minimum nuqtasi bilan belgilanadi (3-egri chiziq), bu minimumga to‘gMi kelgan R haqiqiy flegma sonining maqbul (optimal) qiymati (Ropt) ni tashkil etadi.
1-qurilmani ishlatish bilan bogMiq boMgan sarflar; 2-kapital xarajatlar; 3-umumiy xarajatlar, Amaliyotda ish flegma soni taxminiy hisoblashlar asosida aniqlanadi: R=cp Rmin, bu yerda hisobga oluvchi koeffitsiyent (cp>l). Agar ajratilayotgan sistemalar uchun ф ning qiymati aniq boMmasa, bunday holatda ish flegma sonini aniqlash uchun quyidagi empirik bogMiqlikdan foydalanish mumkin: R = 1,3 Rmin + 0,3 Ikki xil chegaralangan rejimlarda (R= Rmin va R=co) flegma soni, kolonnaning ish balandligi va rektifikatsiya uchun issiqlik sarfi o‘rtalaridagi bogMiqlikni ko‘rib chiqamiz. Kolonnaning ish balandligi konsentratsiya o ‘zgarishlarining nazariy soniga mutanosibdir. R=oo boMganda ish chiziqlari diagrammaning diagonali bo‘ylab joylashadi, jarayonning harakatlantiruvchi kuchi Au = u*-u yoki Дх = x -x* eng katta qiymatiga ega boMsa, kerak boMgan nazariy pog‘onalar soni esa eng kichik qiymatga teng boMadi (13.12-rasm, a). Demak, R=oo boMganda kolonna uchun ish balandligi eng kam boMishi kerak. Biroq flegma soni R faqat D=0 boMgandagina cheksiz qiymatga ega boMadi.
Bunda distillyat olinmaydi, bugMarning toMa kondensatsiyalanishidan hosil boMgan hamma suyuqlik kolonnaga flegma sifatida qaytariladi. Bu rejimda kolonna o‘zicha ishlaydi va tayyor mahsulot bermaydi. Shu sababli R=oo boMgandagi rejim normal ishlab chiqarish sharoitlarida qoMlanilmaydi. Flegma sonining ko‘payishi bilan qaynatkichdagi bugManishi lozim boMgan suyuqlik miqdori ortadi. R=oo boMganda maksimal katta miqdordagi suyuqlik bugManishi kerak. Bu holat o ‘z navbatida eng katta miqdordagi isituvchi bug‘ sarfini talab qiladi. 13.12-rasm. Flegma soni bilan rektifikatsion kolonna balandligining o‘zaro bogManishi: a) R=oo boMganda; b) Rmm boMganda. Rmin boMgan rejimda ish chizigM muvozanat chizigM bilan kesishadi (13.12-rasm, b); bu nuqtada harakatlantiruvchi kuch nolga teng boMadi. Bunda nazariy pog‘onalar soni eng katta qiymatga ega boMadi. Demak, Rmin boMgan rejim uchun rektifikatsion kolonna cheksiz katta balandlikka ega boMishi zarur. Bir xil sharoitlarda isituvchi bug‘ning sarfi flegma soniga proporsional boMganligi uchun Rmin rejimda isituvchi bug‘ning sarfi eng kam qiymatga teng boMadi. Shunday qilib, flegma soni ortishi bilan kolonnaning balandligi kamayadi, isituvchi bug' sarfi esa ortadi. Shu bilan birga, flegma soni ortganda kolonnaga qaytayotgan suyuqlik miqdori ham ortadi, bu hoi o‘z navbatida kolonna diametrining kattalashuviga olib keladi. 13.8. R E K TIFIK A T SIO N KO LON N A N IN G ISSIQ L IK BALANSI
Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsion kolonna (13.8-rasm) uchun quyidagi issiqlik balansini tuzish mumkin. Issiqlikning kirishi: kub-bug‘latgichda isituvchi bug1 bilan Q k ; dastlabki aralashma bilan QF=GFiF. Issiqlikning sarfi: bugMarning kondensatsiyalanishi natijasida deflegmatordan chiqayotgan suv bilan Qc; distillyat bilan QD= GDiD; kubdagi qoldiq bilan Qw=Gwiw; atrof-muhitga yo‘qotishlar bilan QY. Bu yerda iF, iD, iw - dastlabki aralashma, distillyat va kub qoldiqning entalpiyalari. Shunday qilib, issiqlik balansi tenglamasini quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin: Q k
f = Q
c + Q
d + Q
w + Q
y . (13.16) Q laming
o'rniga ulaming
qiymatlarini quyib
va Qc=GvrD=GD(R +l)rD (bu yerda ro - deflegmatordagi bug‘ning kondensatsiyalanish solishtirma issiqligi) hisobga olinib, issiqlik balansi tenglamasini Q k ga nisbatan yechamiz: Q k = G d (R+ 1 )rD + GDiD + Gwiw - GFiF + Qy (13.17) Kub-bugMatkichni isitish uchun sarf boMadigan isituvchi bug‘ning miqdorini quyidagi tenglama orqali aniqlash mumkin: (13.18)
''■.As bu yerda, r* - isituvchi bug‘ning kondensatsiyalanish (yoki bug1 hosil qilish) solishtirma issiqligi; Xjb - isituvchi bug‘ning quruqlik darajasi. Deflegmatordagi bug‘ni kondensatsiyalash uchun zarur boMgan suvning sarfi quyidagicha topiladi:
(13 19)
C c (t0 - C 6) C c (tn - t 6) ’ bu yerda, Ss - suvning solishtirma issiqlik sigMmi; tb va to - suvning boshlangMch va oxirgi haroratlari. 13.9. REKTIFIKATSIYA JARAYONIGA TA’SIR ETUVCHI OMILLAR Suyuq aralashmalarni rektifikatsiyalash yoMi bilan ajratish jarayonining samaradorligi quyidagi asosiy omillarga bogMiq boMadi: 1. Suyuqlik va bug‘ fazalarining o‘zaro ta’siri uchun kolonnaning yuqori qismini flegma bilan ta’minlash usullari. 2. Kolonnaning pastki qismiga issiqlikni berish usullari. 3. Rektifikatsion kolonnaga kiritilayotgan xomashyoning harorati. 4. Bosimning rektifikatsiya jarayoniga ta’siri. 5. Rektifikatsion kolonnaga suv bugMning kiritilishi.
Rektifikatsion kolonnaning normal ishlashini ta’minlash uchun uning yuqorigi qismidan, bugMami qisman kondensatsiyalash va flegma oqimini tashkil etish maqsadida, ma’lum miqdordagi issiqlik uzatiladi. Sanoat amaliyotida kolonnaning yuqorigi qismidan issiqlik uzatishning uch xil asosi foydalaniladi: yuzali parsial kondensator, suyuqlikning sovuq holatda sochib berilishi, suyuqlikning sirkulatsiya yoMi bilan sochib berilishi. Parsial kondensator. Ushbu usul qoMlanilganda, kolonnaning yuqorigi tarelkasidan chiqayotgan bugMar parsial kondensatorga kiradi va u yerda qisman kondensatsiyaga uchraydi. Kondensatorda hosil boMgan flegma
oqimi to‘g‘ridan-to‘gM-i kolonnaning yuqorigi tarelkasiga oqib tushadi, rektiflkat bug‘lari esa uskunadan tashqariga uzatiladi. Kolonnaning yuqorigi qismini suyuqlik bilan ta’minlash usulida rektiflkat bugMari va flegma oqimi o‘zaro muvozanat holatida boMadi, ya’ni parsial kondensator bitta nazariy tarelkaga ekvivalent boMadi. Rektifikatsion kolonnalarning ish unumdorligi kichik boMgan sharoitlarda, ularning ustki qismidan issiqlikni uzatish uchun parsial kondensator ishlatiladi. Suyuqlikning sovuq holatda sochib berilishi. Issiqlik uzatishning ushbu usuli neft va gazni qayta ishlash korxonalarida eng ko‘p qoMlaniladi. BugMar oqimi kolonnaning yuqorigi tarelkasidan kondensatorga yuboriladi, u yerda bugMar toMa kondensatsiyalanadi va soviydi. Hosil boMgan sovuq suyuqlik ikki qismga ajraladi: rektiflkat oqimi, yuqorigi tarelkaga qaytarilayotgan sovuq suyuqlik (flegma) oqimi. Flegma oqimi pastki tarelkadan ko‘tarilayotgan bugMar bilan kontaktga uchraydi. Natijada bugMar soviydi va qisman kondensatsiyaga uchrab, suyuqlikning pastga qarab yo‘nalgan oqimini tashkil qiladi. Ushbu oqimning miqdori rektifikatsiyalash jarayonini ta’minlaydi. Kolonnaning yuqorigi qismiga kirayotgan suyuqlik toMa bugManadi va rektiflkat bugMari bilan birgalikda kondensatorga kiradi. u yerda esa bugMar o‘z issiqligini sovituvchi agentga beradi. Shunday qilib, ma’lum miqdordagi sovuq suyuqlik kolonnaning yuqorigi tarelkasi va kondensator o ‘rtasida doimo sirkulatsiya qilib, issiqlikni tashuvchi agent vazifasini bajaradi. Issiqlikni uzatishning ushbu usilidan foydalanilganda, ishlatishga qulaylik yaratish maqsadida kondensator-sovitgichni rektifikatsion kolonnaning xohlagan balandligiga moslab o‘rnatish imkoniyati yuzaga chiqadi. Biroq issiqlikni uzatish uchun nasos o ‘mati!ishi kerak boMadi hamda kolonnaning yuqorigi qismiga suyuqlikni uzatish uchun qo‘shimcha energiya sarflanadi. Suyuqlikni sirku latsiya yo (li bilan sochib berish. Neftni qayta ishlash korxonalarida bugManmaydigan suyuqlikni sirkulatsiya usuli bilan sochib berish usuli keng ishlatiladi. Bunday holatda flegmaning bir qismi yuqorigi tarelkadan sovutgichga yuboriladi va u yerda ma’lum haroratgacha sovitilib. yuqorigi tarelkaga qaytariladi. Bu yerda sovuq flegma pastki tarelkadan chiqayotgan bugMar bilan kontaktga uchraydi. Natijada bugMar sovib, qisman kondensatsiyalanadi, hosil boMgan flegma oqimi rektifikatsiyalash jarayonini amalga oshiradi. Yuqorigi tarelkadan rektiflkat bugMari uzatiladi. Ayrim sharoitlarda, bugMarni sirkulatsiya qilinayotgan flegma bilan kontaktini yaxshilash uchun bitta emas, balki ikki yoki uchta tarelkadan foydalaniladi. Issiqlikni uzatishning ushbu usulidan ko‘pincha zaharli
xomashyolarni qayta ishlashda (ayniqsa, suv bugM ishtirok etganda) foydalaniladi, chunki bunday sharoitlarda kondensator va sovutgichlar korroziyaga uchraydi. Rektifikatsion kolonnaning yuqorigi qismidan issiqlikni uzatish uchun bayon qilingan usullardan tashqari boshqa usullar (flegmani o‘ta sovitish bilan parsial kondensatsiyalash, suyuqlikni sirkulatsiya bilan sochib berish konturidan distillyatning ikkinchi oqimini ajratib olish va hokazo) dan ham foydalanish mumkin. Har bir aniq sharoit uchun issiqlikni uzatishning eng maqbul usuli tanlab olinadi. Rektifikatsiyalash jarayonini amalga oshirish uchun kolonnaning pastki qismiga issiqlik kiritiladi. Bunda pastki tarelkadan oqib tushayotgan suyuqlikning bir qismi bugManadi, natijada rektifikatsiyalash jarayoni uchun zarur boMgan bugMarning yuqoriga yo‘nalgan oqimi paydo boMadi. Kolonnaning pastki qismiga issiqlikni kiritishning quyi dagi asosiy usullari mavjud: issiqlik almashinish quvurlarining zmeevigi, bug1 bo‘shligM boMgan isitgich, sirkulatsiya qilinayotgan issiq oqim. Rektifikatsion kolonnaning normal ishlashi, ya’ni oldindan berilgan tarkibli rektiflkat va qoldiqni olish, xomashyoni kolonnaga qanday holatda berishga bogMiqdir. Xomashyo odatda kolonnaga ikki xil - suyuq va bug1 holatida beriladi. Rektifikatsion kolonnaning ishini tahlil qilish va jarayon uchun eng maqbul rejimni aniqlashda quyidagi omillar hisobga olinishi maqsadga inuvofiqdir: issiqlik va sovuqlikning sarflari; tegishli issiqlik va sovuqlik tashuvchi agentlarning borligi; qaynatgich, xomashyoni isitgich va kondensatorlarning zarur boMgan yuzalari; kolonnaning oMchamlari va boshqalar. Rektifikatsion kolannadagi bosimni tanlash birinchi navbatda zarur boMgan harorat rejimi bilan bogMiqdir: agar kolonnadagi harorat ko‘paytirilishi kerak boMsa, kolonnadagi bosimning qiymati atmosfera bosimiga nisbatan oshiriladi; kolonnadagi haroratni pasaytirish ko‘zda tutilgan paytda, bosim vakuum hosil qilish orqali kamaytiriladi. Qaynash haroratlari past boMgan va kichik molekulali uglevo- dorodlar (propan, butan, izobutan, pentan va boshqalar) ni ajratishda rektifikatsiyalash jarayoni yuqori haroratda (oqibat natijada yuqori bosimda) olib boriladi. Kolonnaning yuqorigi qismida haroratning ko‘tarilishi (o‘z navbatida bosimning oshishi) kondensator yuzasining kamayishiga olib keladi, chunki bunday sharoitda kondensatsiyaga uchragan rektiflkat bugMari va sovituvchi agent haroratlarining o‘rtacha farqi ortadi. Shu bilan birgalikda, kolonnada bosim ortgan paytda, uning pastki qismidan olinayotgan qoldiqning harorati ham ko‘tariladi. Bunday holatda, issiqlik tashuvchi va pastki mahsulot (qoldiq) haroratlari o'rtacha farqining kamayishi tufayli isitgichning yuzasi ortib ketadi. Vakuum hosil qilish yoMi bilan rektifikatsion kolonnadagi bosim qiymatini kamaytirish orqali kolonnadagi haroratni pasaytirish imkoniyati yuzaga chiqadi. Bunday holat, ayniqsa, o ‘ta yuqori qaynash haroratlariga ega boMgan yoki issiqlikka bardosh berolmaydigan komponentlarni ajratishda qoM keladi. Masalan, atmosfera bosimida qaynash harorati 500°C dan yuqori boMgan moy distillyatlarini vakuum ostida 400°C dan past boMgan haroratda rektifikatsiyalash mumkin boMadi. Yuqorida bayon qilinganlardan maMumki, bosimning qiymati rektifikatsion kolonnaning bir qator ko‘rsatgich!ariga sezilarli darajada ta’sir qiladi, bunda ayrim koMsatgichlar yaxshilansa, qolganlari esa yomonlashadi. Shuning uchun, har bir aniq sharoitda bosimni tanlashdan oldin ko‘zlangan jarayon har tomonlama chuqur tahlil qilinishi lozim. Ko‘pchilik holatlarda, jarayonning haroratini pasaytirish hamda neft mahsulotlari (mazut va boshqa ogMr neft qoldiqlarini haydashda) parchalanishining oldini olish maqsadlarida rektifikatsion kolonnaga suv bugM kiritiladi. Uskunada vakuum hosil qilish orqali ham suyuqlikning qaynash haroratini pasaytirish mumkin.
Neftni qayta
ishlash korxonalarida aralashmaning qaynash haroratini pasaytirish uchun ikkala usul ham qoMlaniladi.
13.10. K O ‘P K O M PO N E N T L I A RALA SH M A LARNI R E K TIFIK A T SIY A L A SH Sanoatda ko‘pincha binar aralashmalarni emas, balki ko‘p komponentli aralashmalarni ajratishga to‘g‘ri keladi. Bunday aralash malarni rektifikatsiyalash ancha murakkab va kam o‘rganilgan jarayon hisoblanadi. Agar binar aralashmalar ikkita erkinlik darajasiga ega boMsa, ko‘p
komponentli aralashmalarning erkinlik darajasi komponentlarning soniga teng bo‘ladi. Shu sababli ko‘p komponentli aralashmalarni rektifikatsiyalash jarayonini tahlil qilish va hisoblash ancha murakkabdir. Ko‘p komponentli aralashmalarni ajratish jarayoni uchun zarur boMgan uskunalarni o‘zaro bogMash ham ancha murakkablashadi. Bunday aralashmalarni bitta kolonnada ajratish mumkin emas. Umumiy holda kolonnalaming soni komponentlarning sonidan bitta kam boMadi, demak, komponentlar soni n ta boMgan aralashmani ajratish uchun n-1 ta kolonna kerak boMadi. Komponentlarning soni ko‘payishi bilan oddiy kolonnalami bir-biriga bogMashning turli variantlari yuzaga chiqadi: kolonnalarni ketma-ket bogMash; kolonnalami ketma-ket va parallel bogMash; bir yoki bir necha komponentlarning resirkulatsiyasi mavjud boMgan holatda kolonnalarni bogMash; oddiy kolonnalarni bitta agregatga biriktirish (murakkab kolonnalar). Misol tariqasida uch (A, В va C) komponentli aralashmani birin-ketin bogMangan ikkita kolonnali rektifikatsion qurilmada ajratishni ko‘rib chiqamiz. Ajartish jarayoni ikki xil variant bo‘yicha olib boriladi; a) A va В komponentlar С komponentga nisbatan uchuvchan; b) A komponent В va С komponentlarga nisbatan uchuvchan (13.13-rasm). Birinchi variant bo'yicha birinchi kolonnadan yomon uchuvchan komponent С qoldiq sifatida ajratib olinadi. Qolgan ikkita komponent A va В kondensatsiya- lanishdan so‘ng ikkinchi kolonnaga yuboriladi, u yerdan A komponent distillyat sifatida ajratib olinadi, chunki A komponent В komponentga nisbatan biroz uchuvchan. В komponent esa qoldiq boMadi. A+B komponentlarini ikkinchi kolonnaga bug1 holida berish iqtisodiy jihatdan tejamli hisoblanadi; bunda birinchi kolonnaga tegishli boMgan deflegma torda faqat flegma uchun yetarli boMgan bug‘ kondensatsiyalanadi. Ikkinchi variantga ko‘ra birinchi kolonnadan eng uchuvchan A komponent distillyat sifatida ajratib olinadi, qolgan ikkita B+C komponentlarning aralashmasi ikkinchi kolonnaga nasos yordamida beriladi.
qurilmaning sxemasi: a-A va В komponentlar С komponentga nisbatan ko‘proq uchuvchan; b-A komponent В va С komponentlarga nisbatan ko‘proq uchuvchan; 1,2-kolonnalar. Ikkinchi kolonnadan nisbatan uchuvchan boMgan В komponent distillyat sifatida olinadi. С komponent esa qoldiq sifatida ajratiladi. 13.11. KOMPONENTLARNING QAYNASH HARORATLARI BIR-BIRIGA YAQIN BO‘LGAN VA AZEOTROP ARALASHMALARNI REKTIFIKATSIYALASH Suyuq aralashmalarni rektifikatsiyalash paytida komponentlarning osonroq ajralishi nisbiy uchuvchanlik koeffitsiyentining qiymati a bilan belgilanadi. Ideal eritmalar uchun ushbu koeffitsiyentning son qiymati ajralishi lozim boMgan komponentlar to‘yingan bugMari bosimlarining nisbati orqali aniqlanadi: « = £ (13-20)
Qaynash haroratlari bir-biriga juda yaqin boMgan komponentlar to‘yingan bugMari bosimlarining qiymatlari ham bir-biriga yaqinlashadi, bunday holatda a ning miqdori kamayadi. Agar a « l ,0 5 boMganda, bunday aralashmalarni oddiy rektifikatsiya yoMi bilan ajratish amaliy jihatdan mumkin emas, chunki katta miqdordagi nazariy tarelkalar soni va flegma soni talab qilinadi. Agar komponentlar azeotrop aralashma tashkil etsa, ya’ni aralashma ma’lum bir haroratda qaynasa va a=l ga teng boMganda, oddiy rektifikatsiya usulini qoMlash orqali aralashmani alohida komponentlarga ajratish mumkin emas. Bunday sharoitda xohlagan tarkibdagi dastlabki aralashmani rektifikatsiyalashda komponentlardan bittasi azeotropni tashkil etadi. Shunday qilib, tarelkalar soni va flegma soni juda katta qiymatlarga ega boMganda, komponentlarning qaynash haroratlari bir-biriga juda yaqin boMgan aralashmalarni oddiy rektifikatsiya usuli bilan ajratish mumkin boMsa, azeotrop aralashmalarni esa bunday usul bilan ajratish imkoniyati yo‘q. Umumiy holatlarda, ideal eritmalaming qonuniyatlariga bo‘ysun- maydigan aralashmalar uchun nisbiy uchuvchanlik koeffitsiyenti quyidagi ifoda yordamida topiladi: Download 4.11 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|