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
( l 3 -21) bu yerda, yi va y 2
Download 4.11 Mb. Pdf ko'rish
|
( l 3 -21) bu yerda, yi va y
- ajrayotgan komponentlarning faollik koeffitsiyentilari. Aralashmaga ajratuvchi agent qo‘shilganda, turli uchuvchanlikka ega boMganliklari tufayli ajralayotgan komponentlar ideal eritmalaming qonuniyatlaridan turlicha uzoqlashadi, oqibat
natijada ushbu
komponentlar faollik koeffitsiyentlarining nisbati 7 1 / 7 2 ning qiymati 1 dan ancha kattaroq boMishi mumkin. Komponentlarning qaynash haroratlari bir-biriga yaqin boMgan aralashmalar - aromatik, parafin va naften uglevodorodlami (masalan, parafin va naften uglevodorodlaridan benzolni ajratib olish) hamda parafin va to‘yinmagan uglevodorodlami (buten va butadien aralash- malaridan izo- va normal butanlami ajratib olish) rektifikatsiyalash jarayoni ajratuvchi agent ishtirokida amalga oshiriladi. Ajratuvchi agent uchuvchanligining ajralayotgan komponentlar uchuvchanliklariga nisbatlariga ko‘ra ajratish jarayonida azeotrop yoki ekstraktiv rektifikatsiyalash usuli qoMlaniladi. Azeotrop va ekstraktiv rektifikatsiyalashda ishlatiladigan ajratuvchi agent quyidagi asosiy talablarga javob berishi kerak:
) ajralayotgan komponentlar nisbiy uchuvchanlik koeffitsiyent- larini imkon boricha oshirishni ta’minlash;
) nisbatan oson regeneratsiya qilish mumkinligi; 3) ajaralayotgan komponentlarni yaxshi eritish, kolonnadagi mavjud harorat rejimida suyuq fazaning qatlamlanishini yo‘q qilish, chunki bunday holatda ajratish jarayoni yomonlashadi; 4) issiqlik ta’siriga chidamlilik, aralashma komponentlari bilan kimyoviy reaksiyaga kimiaslik, jihozlami korroziyaga uchratmaslik, zaharligi yo‘q, narxi arzon. Sanoatda qoMlaniladigan ajratuvchi agentlar yuqoridagi talablarga ma’lum bir darajada javob beradi. Parafin va aromatik uglevodorodlami azeotrop rektifikatsiyalash yordamida ajratishda ajratuvchi agent sifatida metanol, etanol, metiletilketon va boshqalar ishlatiladi. Ushbu uglevodorodlami ekstraktiv rektifikatsiyalashda esa ajratuvchi agent holatida fenol, furfurol kabi moddalar qoMlaniladi. A zeotrop rektifikatsiyalash. Ajratilishi zarur boMgan ikki komponentli azeotrop aralashinaga uchinchi komponent qo‘shiladi. Bunda uchinchi komponent aralashma komponentlarining birortasi bilan yangi azeotrop aralashma hosil qiladi. Ushbu azeotrop aralashma dastlabki aralashmaga nisbatan yaxshiroq uchuvchan boMadi. 13.14-rasmda azetrop rektifikatsiyalash qurilmasining bitta varianti tasvirlangan. Kolonna (1) ga suyuq azeotrop aralashma (A+B) beriladi. 13.14-rasm. Azeotrop rektifikatsiyalash qurilmasi: 1-kolonna; 2-deflegmator; 3-cho‘ktirisli uskunasi. Kolonnaning yuqorigi qismiga uchinchi komponent С yuboriladi. Kolonnada yangi azeotrop aralashma (B+C) hosil boMadi, ushbu aralashma komponentlari suyuq holatda amaliy jihatdan bir-biridan o‘zaro erimaydi. Shu sababdan distillyat deflegmator (2) da sovitilgandan so‘ng cho‘ktirish uskunasi (3) da В va С komponentlariga ajratiladi. В komponenti uzatiladi. С komponenti esa kolonnaga qaytariladi. A komponenti kolonnaning pastki qismidan qoldiq mahsulot sifatida ajratiladi.
Azetorop rektifikatsiyalash jarayoni davriy va uzluksiz rejimlarda olib borilishi mumkin. Ko‘pchilik sharoitlarda azeotrop rektifikat siyalash uchun ekstraktiv rektifikatsiyalashga nisbatan ko‘proq issiqlik sarfi talab qilinadi. Bundan tashqari azeotrop rektifikatsiyalash jarayoni uchun tegishli ajratuvchi agentni tanlash ancha qiyin vazifa hisoblanadi. Ekstraktiv rektifikatsiyalash. Komponentlarning qaynash haroratlari bir-biriga juda yaqin boMgan suyuq aralashmalarni ajratish juda qiyin vazifa hisoblanadi. Bunday aralashmalaming fazaviy muvozanat egri chiziqlari y-x diagrammasining diagonal chizigMga juda yaqin keladi, shu sababdan flegmaning ko‘proq olinishini hisobga oluvchi koeffitsiyentning qiymati katta boMgan sharoitda ham rektifikatsion kolonnadagi zarur boMgan tarelkalarning soni ancha ortib ketadi. Bunday aralashmalarni ajratish jarayoni asosiy komponent larning uchuvchanligini ancha orttirib yuboradigan uchinchi komponent (ajratuvchi agent) dan foydalanishga asoslangan. Uchinchi komponent aralashmaning ikkala komponentlariga nisbatan kam uchuvchan va aralashmada yomon uchuvchan komponentni yaxshi eritib yuboradigan boMishi kerak. Masalan, n-butan (tqay=0,5°C) va psevdobutilen (tqa)=0.3°C) aralashmasiga aseton (tqay=56°C) qo‘shiladi. Aseton psevdobutilenni yaxshi eritadi, n-butanni esa eritmaydi. Shunday qilib, suyuq aralashmalarni ajratuvchi agent yordamida komponentlarga ajratish ekstraktiv rektifikatsiyalash deyiladi. Ekstraktiv rektifikatsiyalashning sxemasi 13.15-rasmda tasvir- langan. Bunday qurilma ikkita rektifikatsion kolonnadan iborat boMib, birinchisiga A va В komponentlardan tashkil topgan aralashma beriladi. Birinchi kolonnaning yuqorigi qismidagi tarelkalardan bittasiga ajratuvchi agent С yuboriladi. В komponenti ajratuvchi agent С da yaxshi eriydi, biroq A va С komponentlari o ‘zaro erimaydi (yoki qisman eriydi). В komponenti nisbatan yuqori haroratda qaynaydi. С komponenti suyuq va bug‘ fazalari tarkibidagi В komponentni ekstraksiyalaydi. Birinchi kolonnadan B+C aralashmasi qoldiq mahsulot sifatida ajraladi, distillyat esa amaliy jihatdan toza boMgan A komponentidan iborat boMadi. Ekstraktiv rektifikatsiyalashdan so‘ng B+C aralashmasi ikkinchi kolonnaga yuborilib, u yerda bir-biridan ajratiladi. Ushbu kolonnadan В komponenti distillyat sifatida ajratib olinadi. Qoldiq mahsulot holatida ajralgan С komponenti qaytadan ishlatish uchun birinchi kolonnaga qaytariladi. Ekstraktiv rektifikatsiyalash faqat uzlusiz rejimda olib boriladi. 13.15-rasm. Ekstraktiv rektifikatsiyalash qurilmasining sxemasi: 1,2-kolonnalar; A,B-aralashmaning asosiy komponentlari; C-ajratuvchi agent. Tayanch so‘z va ib o ralar Distillyatsiya, rektifikatsiya, yengil uchuvchan komponent, ogMr uchuvchan komponent, komponentlarning uchuvchanligi, suyuq faza, bug‘ fazasi, distillyat, flegma, rektiflkat, qoldiq mahsulot, komponent larning qaynash haroratlari, binar aralashmalar, parsial bosim, fazalar qoidasi, erkinlik darajasi, Konovalovning birinchi va ikkinchi qonunlari, fraksiyali haydash, deflegmatsiya bilan haydash, suv bugM bilan haydash, rektifikatsiya prinsipi, rektifikatsion qurilmalar, kondensator, defleg-mator, sovitgich, isitikich, qaynatgich, kolonnaning yuqorigi qismi, kolonnaning pastki qismi, ish chiziqlari, flegma soni, rektifikatsion kolonnaning issiqlik va moddiy
balanslari, rektifikatsiyalash jarayoniga ta’sir etuvchi omillar, ko‘p komponentli aralashmalarni rektifikat-siyalash, azeotropik rektifikatsiyalash, ekstraktiv rektifikatsiyalash. M ustaqil ishlash uchun savollar 13.1. Suyuqliklarni haydash jarayonining neft va gazni qayta ishlash texnologiyasidagi roli. Suyuqliklarni haydash necha turga boMinadi? 13.2. D.P. Konovalovning sinflashi bo'yicha suyuq aralashmalar necha xil boMadi? Konovalovning birinchi va ikkinchi qonunlari qanday ta’riflanadi? 13.3. Qanday sharoitlarda oddiy haydash usuli ishlatiladi? Bu usul necha turga boMinadi? 13.4. Distillatsiya va rektifikatsiya o‘rtasida qanday farq bor? Binar aralashmalarni rektifikatsiya qilishni grafik
orqali tushuntirish mumkinmi? 13.5. Davriy ishlaydigan rektifikatsion qurilmaning sxemasi qanday ko‘rinishga ega? 13.6. Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsion qurilmaning afzallik tomonlari nimalardan iborat? 13.7. Rektifikatsion kolonna ish chiziqlari tenglamalarini qanday qilib tuzish mumkin? 13.8. Rektifikatsion kolonnadagi tarelkalarning haqiqiy sonini grafik usul bilan aniqlasa boMadimi? 13.9. Flegma soni. Uni qanday chegaralarda o‘zgartirish mumkin? Flegma sonining o'zgarishi rektifikatsion qurilmaning ishlashiga qanday ta’sir ko‘rsatadi? 13.10. Rektifikatsion kolonnaning issiqlik balansini umumiy holatda qanday ifodalash mumkin? 13.11. Rektifikatsiyalash jarayoniga ta’sir qiluvchi asosiy omillar qatoriga qaysi kattaliklarni kiritsa boMadi? 13.12. Ko‘p komponentli aralashmalarni rektifikatsiyalashda zarur boMgan kolonnalaming soni qanday topiladi? 13.13. Azeotrop va ekstraktiv rektifikatsiyalash o'rtasida qanday umumiy va xususiy tomonlari bor? 14.1. UM UM IY TU SHU NCHALAR Gaz hamda bug‘-gaz aralashmalaridagi bir yoki bir necha komponentlarning suyuqlikda tanlab yutilish jarayoni absorbsiya deb ataladi. Yutilayotgan gaz absorbtiv, yutuvchi suyuqlik absorbent deyiladi. Absorbtiv bilan absorbentning o‘zaro ta’siriga ko‘ra absorbsiya jarayoni ikki xil boMadi: fizik absorbsiya va kimyoviy absorbsiya (xemosorbsiya). Fizik absorbsiyada yutilayotgan gaz bilan absorbent o ‘zaro bir-biri bilan kimyoviy birikmaydi. Agar yutilayotgan gaz absorbent bilan o'zaro birikib, kimyoviy birikma hosil qilsa, xemosorbsiya deyiladi. Absorbsiya jarayonida gazning yutilmay qolgan qismi inert gaz deb ataladi. Fizik absorbsiya ko‘pincha qaytar jarayondir, ya’ni suyuqlikka yutilgan gazni ajratib olish mumkin boMadi, bunday jarayon desorbsiya deyiladi. Absorbsiya bilan desorbsiya jarayonlarini uzluksiz olib borish natijasida yutilgan gazni toza holda ajratib olish va yutuvchi absorbentni bir necha marta qayta ishlatish imkoni paydo boMadi. Odatda absorbtiv va absorbent arzon va ikkilamchi mahsulot boMgani uchun, ular absorbsiya jarayonidan keyin ko‘pincha qayta ishlatilmaydi. Sanoatda absorbsiya jarayoni turli maqsadlarda qoMlaniladi: 1) gaz aralashmalaridan qimmatbaho komponentlarni ajratib olishda; 2) gaz aralashmalarini zaharli moddalardan tozalash uchun; 3) gazlarni quritish; 4) tayyor mahsulotlar olishda va hokazo. Har bir aniq sharoit uchun tegishli absorbent tanlab olinadi; bunda yutilishi lozim boMgan komponentning absorbentdagi eruvchanligi hisobga olinadi. Tajriba yoMi bilan aniqlanganki, absorbsiya jarayonida har doim issiqlikning ajralib chiqishi yuz beradi. Gazlarning suyuq absorbentlardagi eruvchanligi quyidagi omillardan bogMiq boMadi: 1) gaz va suyuq fazalarning ftzikaviy va kimyoviy xossalari; 2) harorat; 3) gazning aralashmadagi bosimi. Absorbentlami tanlashda quyidagi omillarga ahamiyat beriladi: ajratilishi lozim boMgan gazning tarkibi; jarayonning bosimi va harorati; uskunaning ish unumdorligi; absorbentning tanlab ta’sir qiluvchanligi va uning yutish qobiliyati, korroziyaga uchrashish faolligi, narxi, zaharlik dirajasi va hokazo. Neft va gaz sanoatida absorbsiya jarayoni uglevodorodli gazlarni ajratish, quritish va tozalashda ishlatiladi. Tabiiy va yoMdosh gazlardan absorbsiya usuli bilan etan, propan, butan va benzin komponentlari ajratib olinadi. Absorbsiya yordamida tabiiy gazlarni nordon
komponentlar (oltingugurt vodorodi, oltingugurt uglerodi, uglerod dioksidi, merkaptanlar va hokazo) dan tozalanadi. Absorbsiya yordamida piroliz va katalitik kreking gazlari ajratiladi va gazlar zararli qo‘shimchalardan tozalanadi. Uglevodorodli gazlarni ajratishda absorbent sifatida benzin yoki kerosin fraksiyalari hamda gaz kondensati ishlatiladi; bunday gazlarni quritishda esa dietilenglikol va trietilenglikoldan foydalaniladi. Gazlarni nordon komponentlardan tozalash uchun N-metil-2-pirrolidon, glikollar, propilenkarbonat, tributilfosfat, metanol ishlatiladi. Absorbsiya jarayonini o ‘tkazishga moMjallangan uskunalarni absorberlar deb yuritiladi. 14.2. ABSORBSIYA PA Y TID A G I M UVOZANAT Absorbsiya jarayonida suyuqlik tarkibidagi gazning miqdori suyuqlik va gazning xususiyatiga, bosim, harorat va gaz fazasining tarkibiga bogMiq. Suyuqlik bilan biror gaz aralashmasining o‘zaro ta’siri natijasida taqsimlanuvchi komponenet A tashuvchi komponent V yordamida suyuqlikda erigan boMsa, fazalar qoidasiga muvofiq komponentlarning soni va erkinlik darajasi uchga teng boMadi. Demak, gaz-suyuqlik sistemasida ikkala fazaning harorati, bosimi va
konsentratsiyasi o‘zgarishi mumkin.
Shuning uchun
o‘zgarmas harorat va umumiy bosimda muvozanat holatidagi gazning parsial bosimi (yoki uning konsentratsiyasi) bilan suyuq faza tarkibining o‘zaro bogManishi bir xil boMadi. Bu bogManish Genri qonuni bilan ifodalanib, erigan gazning parsial bosimi eritmadagi uning mol qismiga mutanosibdir: P a = E - xa
(14.1) Suyuqlikdagi gazning eruvchanligi (yutilgan komponent A) ma’lum
haroratda uning suyuqlik yuzasidagi parsial bosimiga mutanosibdir:
bu yerda, P\ - muvozanat holatidagi eritmada konsentratsiyasi x A bo'lgan yutilayotgan gazning parsial bosimi; x' - eritmadagi gazning konsentratsiyasi (mol hisobida), bu gaz bilan suyuqlik fazalari muvozanatlashganda yutilayotgan komponentning parsial bosimi RA ga teng; E - mutanosiblik yoki Genri koeffitsiyenti. Genri koeffitsiyentining miqdori berilgan gaz uchun yutilayotgan suyuqlik va gazning tarkibiga, haroratiga bog‘liq boMib, sistemaning umumiy bosimiga bogMiq emas. E ning haroratga bogMiqligi quyidagi tenglama bilan aniqlanadi:
bu yerda, q - eriydigan gazning differensial issiqligi, R - gaz doimiyligi; С - yutilayotgan suyuqlik va gazning tabiatiga bogMiq boMgan o‘zgarmas kattalik. Ideal suyuqliklar uchun har xil haroratda konsentratsiyaning bosim bilan o‘zaro bogManishi R-x diagrammada to‘g ‘ri chiziq ko‘rinishida, Genri koeffitsiyentiga teng boMgan og‘ma chiziqlar orqali tasvirlanadi. 14.1-rasmga va (14.3) tenglamaga muvofiq, harorat ortishi bilan Genri koeffitsiyentining miqdori (bir xil sharoitda) ortadi, (14.2) tenglamaga muvofiq esa gazning suyuliqdagi eruvchanligi kamayadi.
Gaz aralashmasidan ajratib olinayotgan komponentning mol ulushi uA va sistemadagi umumiy bosim R boMganda, parsial bosim RA Dalton qonuni bo'yicha quyidagi bogManish orqali ifodalanadi: R a = R U a (14.4) R a ning qiymatini (14.1) tenglamaga qo‘ysak: (H .5) Genri qonunini quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin: У' = m • x , (14.6)
bu yerda, m = E/R taqsimlanuvchi koeffitsiyent yoki muvozanat holatdagi fazaning doimiyligini belgilaydi. (14.6) tenglamadan ko'rinib turibdiki, gaz fazasidagi berilgan komponent konsentratsiyasi va gaz fazasi bilan muvozanatda boMgan suyuqlik konsentratsiyasi o‘rtasidagi bogMiqlik to‘g ‘ri chiziq (muvozanat chizigM) bilan ifoda qilinadi. Bu to'g'ri chiziq koordinata boshidan o'tib, maMum qiyalik burchagi a ga ega, bu burchakning tangensi m ga teng. Sistemadagi haroratning pasayishi va bosimning ortishi bilan m ning qiymati kamayadi. Shu sababdan gazning suyuqlikdagi eruvchanligi bosimning ortishi va haroratning pasayishi bilan ko'payadi. 14.3. AB SO R BER N IN G M OD DIY BALANSI Fazalar sarfini uskunaning balandligi bo'yicha o'zgarmas deb va yutilayotgan gazning miqdorini nisbiy mol konsentratsiyada qabul qilamiz. Moddiy balans tenglamasini tuzish uchun absorbsiya jarayonidagi asosiy kattaliklami quyidagicha belgilaymiz: G - inert gazning sarfi, kmol/s; Yb va Y0 - gaz aralashmasidagi absorbtivning dastlabki va oxirgi konsentratsiyalari, kmol/kmol inert gazga nisbatan; L - absorbentning sarfi; Xb va X0 - absorbentning boshlangMch va oxirgi konsentarsiyalari, kmol/kmol. Bu holda moddiy balansning tenglamasi quyidagicha boMadi: G (Y b- Y 0) = L (X 0- X b) (14.7) Bu tenglamadan absorbentning sa rfi: L = G J V l I o - (14.8)
* 0 ^ с Uning solishtirma sarfi esa kmol/kmol inert gazga nisbatan: / = i - = y‘ ~ r" (14.9)
G x „ - x t Bu tenglamani quyidagicha yozish mumkin: Yc - Y „ = l { X 0 - X a).
(14.10) Agar gaz fazasidagi tegishli komponent toMa yutilgan paytda Y" =0, Agar gaz fazasidagi tegishli komponent to‘la yutilgan paytda 1(1 =0, yutilgan komponentning miqdori esa GYb ni tashkil etadi. Haqiqiy yutilgan modda miqdorini to‘Ia yutilish paytidagi modda miqdoriga nisbati ajratib olish darajasi deb ataladi: 0 4 . , . ) Ish chizig‘ini chizish uchun fazalarning absorberga kirishdagi (Yb, Xb) va undan chiqishdagi tarkiblarini (Y0, X0) bilish kerak. Biroq odatda gaz va suyuqlikning dastlabki tarkiblari (Yb, Xb) va ajratib olish darajasi Ф berilgan boMadi. So‘ngra Y0 ning qiymati aniqlanadi. Shunday qilib A nuqtasining o ‘mi belgilanadi (14.2-rasm). Ish chizigM AS ning holati, ya’ni S nuqta muvozanat chizigMda joylashgan paytda, absorbentning sarfi minimal qiymatga ega boMadi:
- ^
= - ^ — 2 - ( 1 4 . 1 2 ) СI
1-absorbentning sarfi L boMganidagi ish chizigM; 2-absorbentning sarfi Lmin boMgandagi ish chizigM; 3-muvozanat chizigM Y*= f (x). Absorbentning sarfi minimal
boMganda ish
chizigMning muvozanat chiziq bilan kesishgan nuqtasi S da jarayonning harakatlantiruvchi kuchi nolga teng boMadi. Sanoat miqyosida ishlatilayotgan absorberlarda fazalararo muvozanat ro‘y bermaydi va har doim Xo < X n (bu yerda, X n- uskunaga kirayotgan gaz bilan muvozanatda boMgan suyuqlikdagi yutilayotgan komponentning tarkibi). Demak, absorbentning qiymati L
uning minimal qiymati Lmm dan katta boMishi kerak (L > Lmin). Yutuvchi suyuqlikning sarfi ko‘payishi bilan absorberning kerak I i balandligi kamayadi, biroq desorbsiya jarayoni va suyuqlikni uzatish uchun zarur boMgan sarflar ortadi. Absorbentning sarfiga harorat va bosim ham ta’sir ko‘rsatadi. Absorbentning minimal sarfini quyidagi tenglama orqali aniqlash mumkin:
(14.13)
bu yerda, P - gaz aralashmasining umumiy bosimi; E - Genri doimiyligi. Bir xil boMgan sharoitlarda gaz aralashmasi umumiy bosimning ko‘payishi bilan absorbentning sarfi kamayadi. Haroratning ortishi bilan Genri koeffitsiyentining qiymati ham, yutuvchi suyuqlikning sarfi ham ko‘payadi. Texnologik shart-sharoitlariga ko‘ra absorbentdagi yutiluvchi moddaning tarkibi Xo berilmagan boMsa, absorbentning oMchamlari va absorbentning sarfi o‘rtasida shunday nisbatlarni tanlab olish kerakki, bunda L ning qiymati va uskunaning oMchamlari maqbul boMishi kerak. Buning uchun texnikaviy-iqtisodiy hisoblami bajarish zurur boMadi. Odatda absorbentning solishtirma sarfi L/GT uchun (bu yerda, GT - inert gaz-tashuvchining sarfi) bir necha qiymatlar berilgan boMadi; ushbu qiymatlar bo'yicha uskunaning oMchamlari, amortizatsiya, ta’mirlash va uni ishlatish uchun sarflar miqdori aniqlanadi. Umumiy sarflaming minimal qiymatlari absorbent solishtirma sarfining maqbul qiymatiga to‘g‘ri keladi (L/GT)opt- Bunday hisoblashlar sanoatda chiqarilayotgan absorberlaming har bir seriyasi uchun bajariladi. Amaliyotda yutuvchi suyuqlikning sarfini quyidagicha qabul qilinada: L = (1,3 + 1,5 ) Lmjn 14.4. ABSORBSIYA TEZLIG I Absorbsiya jarayonining tezligi quyidagi modda
Download 4.11 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling