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
Download 4.11 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- H = j (16.22)
X X X X Tjr va i ------ )и !и VI 16.4-rasm. Ikkita adsorberli adsorbsion qurilm a sxem asi: 1,2-adsorberlar; 3 -su v ajratgich; 4-sovutgich; 5—isitgich. Oqimlar: Г-d a stlab k i gaz; II—quritish va sovitish uchun havo; N l-desorbsiya uchun suv b u g ‘i; IV -desorberlardan chiqayotgan havo; V -q u ru q gaz; V I-b u g ‘lar, suv v a adsobrat aralashm asi: V H -adsorbat; V III-suv. bir qism ida olib boriladi. A dsorbent alohida olingan uskunalar oraligMda pnevm otransport yordam ida uzluksiz ravishda harakat qiladi. A dsorbent sifatida k o ‘pincha granula holatidagi faollashtirilgan ko ‘m ir ishlatiladi. G azlar aralashm asini harakatdagi adsorbent qatlam i yordam ida ajratib olishga moMjallangan adsorbsion qurilm aning sxem asi 16.5-rasm da koMsatilgan. U skuna bir necha zonalardan iborat boMib, ularda adsorbsiya, desorbsiya, adsorbentni isitish va sovitish jarayonlari olib boriladi. U skunaga bunker (7) dan granula holatidagi adsorbent beriladi, u ogMrlik kuchi ta ’sirida yuqoridan pastga qarab yaxlit qatlam sifatida harakat qiladi. A dsorbent uskunaning tegishli zonalari orqali harakat qilganida u yoki bu jarayon am alga oshiriladi. Ishlatiladigan adsorbent uskunaning pastki qism idan ta ’minlagich (1) orqali pnevm oko'targichning y ig ‘gichi (10) ga tushadi, u yerga gazoduvka (12) yordam ida gaz yuboriladi. S o ‘ngra adsorbent gaz oqim ining t a ’sirida yuqorigi bunker (7) ga tushadi. U skunaning turli kesim larida 4 ta taqsim lovchi tarelkalar boMib. ular adsorbent va gazning qaram a-qarshi oqim larini uskunaning toMa kesim i b o ‘yicha bir m e'yorda taqsim lanib turishini ta ’m inlaydi. Ushbu taqsim lovchi tarelkalar adsorbentdan ajralib chiqqan gazlarni yigMb, ularni uskunadan chiqarish uchun ham xizm at qiladi.
16.5-rasm. G azlarni ajratish uchun harakatchan adsorbent qatlamli adsorbsion qurilm a: 1 -ta ’minlagich; 2—isitgich; 3 -rektifikatsiya zonasi; 4-taqsim lovchi tarelka; 5-adsorbsiya zonasi; 6-sovitgich; 7-bunker; 8-pnevm o ko‘targich; 9-reaktivator; 1 0 -y ig ‘gich; 1 1-boshqaruvchi zadvijka; 12-gazoduvka. Oqimlar: I-suv bug‘i; II—isituvchi agant; III-og‘ir fraksiya; IV -oraliq fraksiya; V -dastlabki gaz; V l-yen gil fraksiya; V H -sovituvchi suv; V H -reaktivatsiya m ahsulotlari va suv bug‘i. Shartli ravishda yengil va ogMr fraksiyadan iborat boMgan dastlabki gaz V taqsimlovchi tarelkaning pastki qism iga berilib, uskunaning toMa kesimi bo'y lab bir xil m e’yorda tarqaladi va harakat qilayotgan adsorbent qatlami bilan kontaktga uchraydi. Gaz taqsim lovchi tarelkaning naychalari orqali yuqorigi adsorbsion zona (5) ga o ‘tadi, u yerda adsorbent bilan qaram a-qarshi y o ‘nalishda boMadi va adsorbsiya jarayoni yuz beradi. Ushbu zonaning yuqorigi qism idan yengil fraksiya chiqib ketadi. Adsorbsion zonada gazning yuqoriga qarab harakat qilishida modda alm ashinish yuz beradi, oqibat natijada ajralishi lozim boMgan gazning m olekulalari adsorbent yuzasidagi yengil fraksiyaning faol boMmagan m olekulalarini siqib chiqaradi. Shunday qilib, ushbu zonaning yuqorigi qismida tarkibida faolligi pastroq kom ponentlarni k o ‘p ushlagan (y a’ni yuqori konsen- tratsiyali) toza yengil fraksiya hosil boMadi. A jratib olinadigan kom ponentlar o ‘ta toza boMishligi uchun adsorbent yuzasidagi yengil fraksiyalam i y o ‘qotish zarur. Ushbu jarayon rektifikatsiya zonasi (3) da am alga oshiriladi. Bu zonadagi modda alm ashinish rektifikatsion kolonnaning pastki qism ida yuz beradigan jarayonga o ‘xshaydi. R ektifikatsion zonasi (3) ning pastki qism iga ogMr fraksiyaning isitkich (2) da desorbsiya qilingan kom ponentlari kiradi va qaram a- qarshi y o ‘nalish b o ‘ylab harakat qilayotgan adsorbent oqimi bilan uchrashadi. natijada m odda alm ashinish jarayon i yuz beradi. Ushbu jarayonda adsorbat tarkibida boMgan yengil fraksiya kom ponentlari ogMr fraksiyaning ancha faol boMgan m olekulalari tom onidan siqib
chiqariladi. Shunday qilib, gaz fazasi pastdan yuqoriga qarab harakat qilganida borgan sari yengil fraksiya kom ponentlari bilan to ‘yib boradi, adsorbentning yuqoridan pastga qarab harakat qilganida esa adsorbat ogMr fraksiyaning kom ponentlari bilan
to ‘yib boradi.
Pastki taqsim lovchi tarelkadan isitkich (2) ga uzatilayotgan adsorbentning tarkibidagi adsorbat asosan ogMr fraksiyaning kom ponentlari bilan to ‘yingan boMadi. Isitkichda adsorbent isitiladi v a ogMr fraksiya desorbsiya qilinadi. D esorbsiya jarayonining yaxshi ketishi uchun uskunaning pastki qism iga suv bugM beriladi. Isitgich (2) ning quvurlararo bo‘shligMga berilgan suv bugMning issiqligi adsorbentni isitish va desorbsiya uchun sarflanadi. D esorbsiya qilingan ogMr fraksiyaning bir qismi pastki taqsim lovchi tarelkadan tayyor m ahsulot sifatida uzatiladi, uning qolgan qism i esa ichki sirkulatsiya qiluvchi oqim sifatida taqsim lovchi tarelkaning naychalari orqali rektifikatsion zonasiga yuboriladi va u yerda adsorbent bilan kontaktga uchraydi. Y uqorigi va pastki m ahsulotning tozaligini oshirish uchun rektifikatsion zonasining o ‘rta qism idan oraliq fraksiya ajratib olinadi. Isitilgan adsorbent pnevm oko‘targich (8) yordam ida bunker (7) ga yuboriladi, u yerda tashuvchi gazdan ajralgandan so 'n g sovitgich (6) ga tushadi.
D astlabki gazning tarkibida yuqori adsorbsion qobiliyatga ega boMgan ham da qiyinlik bilan desorbsiya qilinadigan kom ponentlarning boMishi adsorbent faolligining kam ayishiga olib keladi. A dsorbent faolligini bir xil darajada ushlab turishlik uchun qurilm a sxem asiga reaktivator (9) q o ‘shiladi va ushbu uskuna orqali adsorbentning bir qism i sirkulatsiya qiladi. R eaktivatorda desorbsiya qilish uchun ancha qattiq sharoit (yuqori harorat, suv bugMning ortiqcha sarfi va hokazo) yaratiladi. Ayrim sharoitlarda sirkulatsiya qilinayotgan adsorbentning bir qism ini desorbsiya qilish uchun qattiq sharoitni yaratish m aqsadida alohida uskuna (reaktivator) dan foydalanish, adsorbentning barcha oqim i uchun isitgichda qattiq sharoitni yaratishga nisbatan, iqtisodiy jihatdan samarali hisoblanadi. Bunday sharoitda isitgichning oMcham- larini ham da isituvchi agent va desorbsiya uchun suv bugM sarflarini oshirish kerak boMadi. G az aralashm alarini ushbu uslub bilan ajratish gipersorbsiya deb ataladi. Gaz va qattiq fazalar zichliklari o ‘rtasida katta farq borligi sababli oxirgi yillari adsorbsiya jarayonlarini adsorbentning mavhum qaynash holatida olib borish keng tarqalm oqda. Adsorbent sifatida m ayda granulalar (odatda oMchami 500 mkm dan kichik boMgan) ishlatiladi. Bunday jarayonlarda adsorbentni uzatish uchun pnevm otransport, gaz oqim laridan qattiq zarrachalarni ajratish uchun esa siklonlar qoMlaniladi. 16.6-rasmda uzluksiz ishlaydigan mavhum
qaynash qatlam li qurilm aning sxem asi berilgan. Bu qurilm aning tarkibiga adsorber I va desorber (6) kiradi. qurilmaning sxemasi: 1-adsorber; 2,5-separatsion bo'shliqlar; 3,4—siklonlar; 6-desorber; 7—issiqlik almashgich; 8-quvur; 9—isitgich; 10-shtuser.
D astlabki gaz aralashm asi regeneratsiya qilingan adsorbent bilan birgalikda shtuser (10) orqali adsorberga kiradi. A dsorbem ing yuqorigi qism idan yutilm agan gaz chiqadi, uning tarkibidagi adsorbentning zarrachalari separatsion b o ‘shliq (2) va siklon (3) da ajratiladi. 0 ‘zida gaz fazasidan bir yoki bir necha kom ponentlarni yutib olgan adsorbent isitgich (9) ga tushadi. Isitgichda adsorbent desorberdan chiqayotgan b u g ‘-gaz aralashm asi bilan isitiladi va so ‘ngra desorbsiya qiluvchi agent (odatd a suv b u g ‘i) yordam ida quvur (8) orqali desorberga uzatiladi. D esorber isituvchi qobiq, separatsion bo‘shliq (5) v a siklon (4) bilan ta ’m inlangan. R egeneratsiya qilingan adsorbent issiqlik alm ashgich (7) d a soviydi v a adsorberga qaytariladi. M avhum qaynash qatlamli uskunalar bir qator afzalliklarga ega: adsorbsiya v a desorbsiya jara y o n lari uzluksiz ravishda boradi; fazalar o ‘rtasidagi kontakt yuza katta; adsorbent zarrachalari uskunaning ichida jad al aralashadi; ish unum dorligi yuqori v a hokazo. M avhum qaynash qatlam li uskunalam ing ishini sam arali olib borish uchun bir qator m urakkab texnikaviy vazifalam i hal qilishga to ‘g ‘ri keladi. Bular qatoriga quyidagilar kiradi: adsorbentning uzluksiz harakatini uyushtirish; adsorbent zarrachalarining yeyilib ketishini m inim um ga keltirish; adsorbentning chang holatidagi m ayda zarrachalarini uskunadan chiqib ketishiga y o ‘l q o ‘ym aslik. B unday kam chiliklam i y o ‘qotish uchun, birinchidan yuqori darajadagi m ustahkam adsorbentlardan foydalanish, ikkinchidan esa adsorber va desorbem i konstruktiv jih atdan m ukam m al qilib tayyorlash zarur.
16.6. D E S O R B S IY A Y uqori faollikka ega boMgan adsorbentlar qim m atbaho m ateriallar qatoriga kiradi, shu sababli ulardan bir necha m arotaba foydalanish lozim.
B uning uchun
adsorbsiya jarayonidan so ‘ng
adsorbent regeneratsiya qilinadi, y a ’ni unda yutilgan m odda ajratib chiqariladi. A dsorbsiyaga teskari boMgan jarayon desorbsiya deb ataladi. A dsorbent quyidagi usullar yordam ida regeneratsiya qilinishi m um kin: 1) adsorbentning haroratini oshirish yoki uning ustidagi bosim ni kam aytirish; 2) adsorbent qatlam i orqali isitifgan gaz yoki qizdirilgan b u g ‘ni haydash; 3) adsorbentda yutilgan kom ponentlarni adsorbsion xossasi yuqori boMgan boshqa m odda yordam ida siqib chiqarish.
H arorat qancha yuqori b o ‘Isa desorbsiya jarayoni shuncha te z v a to ‘la boradi. H aroratni to ‘g ‘ri tanlash katta ahamiyatga molik. T anlangan harorat yutilgan kom ponentlarni adsorbentdan to‘la ajratib chiqarishni va adsorbentning o ‘ta qizib, parchalanib ketm asligini ta ’m inlashi zarur. Regeneratsiya paytida adsorbentning faolligi biroz kamayadi. Yuqori haroratlarda oson parchalanib ketadigan m oddalarni desorbsiya qilishda boshqa m odda yordam ida siqib chiqarish usulini qoMlash m aqsadga muvofiq boMadi. Bunday usuldan harorat 40-80°C boMganda foydalanish yaxshi sam ara beradi. Har bir sharoit uchun tegishli harorat chegaralari qabul qilinadi. M asalan, gazlarni seolitlar yordam idan quritilgandan so‘ng, desorbsiya jarayoni (nam likni adsorbentdan ajratib chiqarish) ni am alga oshirish uchun harorat 300-400°C dan ortm asligi kerak. A dsorbentni toMa regeneratsiya qilish uchun desorbsiyadan keyin adsorbentni quritish va so ‘ngra sovitish zarur. Shundan so‘ng adsorbsiyaning yangi siklini boshlash mumkin. D esorbsiya jarayoni adsorbsiyaga k o ‘ra ancha yuqori haroratlarda olib boriladi, shu sababdan desorbsiyaning vaqti adsorbsiyanikiga nisbatan kam boMadi. 16.7. A D S O R B E R L A R N I H IS O B L A S H D a v riy ish lay d ig an a d s o r b e rla r . Bunday uskunalar hisobla- nilganda ulam ing diam etri va balandligi topiladi. 0 ‘zgarm as qatlam li adsorberning diam etri quyidagi tenglam a orqali aniqlanadi: D - J ^
bu yerda, V - adsorbent qatlam idan o ‘tayotgan gaz aralashm asi yoki eritm aning hajm iy sarfi; coo - gaz aralashm asi yoki eritm aning usku naning b o ‘sh kesim iga nisbatan olingan m avhum yoki keltirilgan tezligi. G az aralashm asi (yoki eritm a) ning mavhum tezligini to‘g ‘ri tanlash muhim aham iyatga ega. A gar adsorbsiya jarayonining jadalligi tashqi difuziyaning tezligi orqali belgilansa, co0 ning ortishi bilan adsorbsiya tezligi k o ‘payadi, biroq bir vaqtning o ‘zida oqim ni adsorbent qatlam i orqali o ‘tkazish uchun zarur boMgan energiya sarfi ortadi. Shu sababdan har bir aniq sharoit uchun (Do ning maqbul qiym ati topiladi. Sanoat m iqyosida co0 ning qiymati 0,3 m/s dan ortmaydi. A dsorberning balandligini aniqlash adsorbent qatlam ining balandligi H ni aniqlash bilan bogMiq. Q atlam ning balandligi quyidagi
tenglam a orqali topiladi: H = U (xa + t 0) ,
(16.14) bu yerda, U - qatlam dagi bir xil konsentratsiyali adsorbsiya fronti (yoki m odda o ‘tkazish zonasi) harakatining tezligi; та - qatlam ning adsorbsion him oya qilish vaqti; To - qatlam ni him oya qilish vaqtining y o ‘qolishi. M odda o ‘tkazish zonasining o ‘zgarm as tezligi moddiy balans tenglam asiga asosan quyidagi ifoda orqali aniqlanadi: = * „ - £ — (16.15)
£СЙ + C() bu yerda, C0‘- adsorbtivning oqimdagi dastlabki hajm iy konsentratsiyasi C b bilan m uvozanatda boMgan adsorbent qatlam ining hajm birligidagi adsorbtivning konsentratsiyasi; г - adsorbent qatlam idagi erkin hajm ning ulushi. A dsorbsiya jaray o n in in g sam aradorligi adsorbent qatlam iga gaz aralashm asi berilgandan tortib, to tegishli kom ponentning adsorbentda yutilm asdan qatlam ning tashqi chetida paydo boMish m omentigaclia ketgan vaqt bilan ham belgilanadi. Vaqtning ushbu qiym ati qatlam ning yutilayotgan m oddaga nisbatan adsorbsion him oya qilish vaqti deb yuritiladi. Q atlam ning him oya qilish vaqti та ni N .A. Shilov va uning xodim lari tom onidan ta k lif etilgan em pirik tenglam a orqali topish m um kin (16.7-rasm ): Ta=KH-x0 (16.16) bu yerda, K = l/U - qatlam ning him oya qilish koeffitsiyenti, Kco0 = const. 16.7-rasm dan yaqqol k o ‘rinib turibdiki, та ning H dan bogMiqligi silliq egri chiziqni tashkil etib, adsorbsiya fronti parallel holatda siljigan paytda to ‘g ‘ri chiziq k o ‘rinishini egallaydi. U shbu to ‘g ‘ri chiziq ogMsh burchagining tangensi qatlam ning him oya qilish koeffitsiyentiga teng boMadi, y a ’ni t g a =K.
qatlam i balandligi H dan bogMiqligi. Amaliy hisoblashlarda qatlam ni him oya qilish vaqtining y o ‘qolishi i 0 ning qiymati tajriba natijalari asosida olingan quyidagi taxm iniy bogMiqlik yordam ida aniqlanadi: bu yerda, Ho - m odda 0 ‘tkazish zonasining balandligi. M odda o ‘tkazish zonasining balandligi quyidagi tenglam a orqali hisoblanadi: bu yerda, noy - gaz (yoki suyuqlik) fazasi bo‘yicha hisoblangan umumiy o ‘tkazish soni; Kuu - gaz (yoki suyuqlik) fazasi b o ‘yicha hisoblangan m odda o ‘tkazishning hajmiy koeffitsiyenti. Qatlamni him oya qilish vaqtining yo'qolishi x0 ni kam aytirish uchun gaz aralashm asini qatlam ga bir m e’yorda berilishini ta’m inlash va uning
adsorbent zarrachalarini aylanib o ‘tish
shart-sharoitlarini yaxshilash kerak. M asalan, adsorbsiya jarayonini mavhum qaynash holatida olib borilganda sharoitni shunday tanlash m um kinki, bunda t 0 m inim al qiym atga eg a boMadi. U zluksiz ish lay d ig an a d s o r b e rla r . Bunday adsorberlarning diam etri (16.13) tenglam a yordam ida aniqlanadi. Adsorbent qatlam ining kerakli balandligi (yoki hajm i) boshqa modda alm ashinish jarayonlari (absorbsiya, rektifikatsiya va hokazo) ga 0 ‘xshash m odda o ‘tkazishning um um iy tenglam asiga asosan topiladi. Buning uchun
modda 0 ‘tkazishning um um iy tenglam asini quyidagi differensial shaklga keltirish mumkin: 0 ‘zgaruvchi kattaliklam i ajratib va ularni О dan V gacha (bu yerda, V - adsorbent qatlam ining hajm i) v a ub dan u0 gacha (bu yerda, ub v a u0 - gaz aralashm asidagi ajratib olinayotgan kom ponentning boshlangMch va oxirgi konsentratsiyalari) chegaralarda integrallab, quyidagi ifodaga erishamiz: (16.20) ifodadan va (12.66) tenglam ani hisobga olgan holda adsorbentning hajm ini aniqlash mum kin: (16.17)
(16.18) Gudy = Kyu (y - y*) dV (16.19) (16.20)
и o y * 7
bu yerda, G u - gaz aralashm asining hajm iy sarfi; ПоУ - o ‘tkazish birligining soni, bu kattalikni aniqlash usuli 12-bobda keltirilgan; K>'— m odda o ‘tkazishning hajm iy koeffitsiyenti. Q atlam ning hajmi V va k o ‘ndalang kesim i S ga asosan uning balandligi (yoki uzunligi) topiladi:
A g ar uskuna silindrsim on shaklga ega bo‘Isa (16.22) tenglam a quyidagi k o ‘rinishni egallaydi.
v ' 4 K o‘p kam erali m avhum qaynash qatlamli adsorberlar uchun har bir tarelkadagi qatlam ning balandligi h0 qabul qilinib (taxm inan h0=50 mm), so 'n g ra uskunadagi tarelkalar soni aniqlanadi: n = j - (16.24) "0 A dsorbentning sarfi moddiy balans tenglam asiga asosan topiladi. Q aram a-qarshi oqim li (qattiq faza yuqoridan pastga, gaz aralashm asi esa pastdan yuqoriga qarab harakat qiladi) uzluksiz ishlaydigan uskunalar uchun m oddiy balans tenglam asi quyidagi k o ‘rinishga ega boMadi:
bu yerda, L va G - adsorbent va tashuvchi gazning sarfi; v a a - uskunaga kirishda va uning xohlagan kesim ida olingan adsorbent tarkibidagi adsorbtivning konsentratsiyasi; so va s - adsorberdan chiqayotgan va uning xohlagan kesim i bo‘yicha olingan oqim dagi adsorbtivning konsentratsiyalari. A g ar jara y o n boshlanishi va oxiridagi adsorbtivning konsen tratsiyalari aniq boMsa, ish chizigMning ogMsh burchagiga asosan adsorbentning minim al sarfi Lmjn ni aniqlash mumkin: (16.26) G a „ - a e bu
yerda, a"— adsorbent tarkibidagi adsorbtivning m uvozanat konsentratsiyasi. A dsorbentning haqiqiy sarfi L min dan 10-30 % k o ‘p boMadi. H isoblashlarda adsorbentning haqiqiy sarfi L ~ 1,2 L mjn deb olinadi. D esorberlam i hisoblashda jaray onning davom iyligi (davriy
jara y o n lar uchun) va desorbsiya qiluvchi agentlar (suv bugM, havo va hokazo) ning sarfi aniqlanadi. K o‘pincha bu qiym atlar tajriba natijalari asosida tanlab olinadi yoki tegishli tenglam alar asosida hisoblab topiladi. T a y a n c h so ‘z v a ib o r a la r Adsorbsiya, adsorbent, sorbent, adsorbtiv, adsorbat, desorbsiya, fizik adsorbsiya, xem osorbsiya, gipersorbsiya, faollashtirilgan ko‘mir, silikagel, seolitlar, solishtirm a yuza, uyilgan zichlik, statik faollik, dinam ik faollik, m uvozanat konsentratsiyalari, adsorbsiya kattaligi, b u g ‘-gaz aralashm asidagi parsial bosim, adsorbsiya izotermalari, Freyndlixning em pirik tenglam asi, L engm yur tenglam asi, mono- m olekulali adsorbsiya, k o ‘pm olekulali adsorbsiya, m ikrog‘ovakli hajmiy to ‘ldirish, tashqi diffuziya, ichki diffuziya, m odda o ‘tkazishning hajmiy koeffitsiyenti, adsorbentning ish qatlam i, adsorbsiya frontining o ‘tish vaqti, adsorbent qatlam ining solishtirm a yuzasi, adsorbent qatlamidagi bo ‘sh hajm ning ulushi, q o ‘zg ‘alm as adsorbent qatlam li adsorberlar, harakatchan qatlamli adsorberlar, mavhum qaynash qatlam li adsorberlar, reaktivator, qatlam dagi bir xil konsentratsiyali adsorbsiya fronti harakatining tezligi, qatlam ning him oya qilish vaqti, N.A. Shilov tenglam asi, qatlam ning him oya qilish vaqtining y o ‘qoIishi, modda o ‘tkazish zonasining balandligi, gaz (yoki suyuqlik) fazasi bo‘yicha hisoblangan um um iy o ‘tkazish soni, adsorbentning m inim al sarfi. M u staq il ishlash u c h u n sa v o lla r 16.1. N eft va gazni qayta ishlash sanoati korxonalarida adsorbsiya jarayonlaridan qanday
m aqsadlam i am alga
oshirish uchun
foydalaniladi? 16.2. Adsorbsiya jarayonining m ohiyati. Ushbu jarayon necha turga boMinadi? A bsorbsiya va adsorbsiya jarayonlari o ‘rtasida qanday farq bor? 16.3. Sanoatda ishlatiladigan adsorbentlar. U lam ing asosiy xossalari. A dsorbentlam i tanlashda qanday ko‘rsatgichlar inobatga olinadi?
16.4. Z arrachalar ichidagi kapillyar kanallarining oMchamlariga k o ‘ra adsorbentlar necha turga boMinadi? 16.5. A dsorbentlarning statik va dinam ik faolliklarini qanday izohlash mumkin? 16.6. A dsorbsiya izoterm alari necha rusum ga boMinadi? Freyndlix va Lengm yur tenglam alari qanday ifoda qilinadi? 16.7. A dsorbsiya jarayonidagi tashqi v a ichki diffiiziyalam ing tezlrklari qaysi ifodalar yordam ida topiladi? 16.8. A dsorbsiya jaray o n id a bir fazadan ikkinchi fazaga o ‘tgan m oddaning m iqdori qaysi tenglam a orqali aniqlanadi? 16.9. M odda
o 'tkazishning hajm iy
koeffitsiyenti. Ushbu
koeffitsiyentning qiym ati qanday yoMlar bilan topiladi? 16.10. Desorbsiya. U ning aham iyati. A dsorbent necha xil usullar yordam ida regeneratsiya qilinadi? 16.11. A dsorberlarning asosiy turlari. Q o ‘zg ‘alm as qatlam li adsorberning tuzilishi va ishlash prinsipi. Davriy adsorbsiya jarayoni necha bosqichdan iborat? 16.12. Ikkita adsorberli adsorbsion qurilm aning sxem asi. Ushbu qurilm aning afzallik va kam chilik tom onlarini qanday izohlash m um kin? 16.13. H arakatchan qatlam li adsorberning tuzilishi va ishlash prinsipi. U shbu adsorber necha zonaga boMinadi? 16.14. A dsorbsion qurilm alarda qanday m aqsadni am alga oshirish uchun reaktivator qoMlaniladi? 16.15. A dsorberlam i hisoblashning m aqsadi. Davriy ishlaydigan adsorberlam i hisoblash qaysi tartibda olib boriladi? 16.16. U zluksiz ishlaydigan adsorberlam i hisoblashda qaysi tenglam alardan foydalaniladi? X V II bob. S U Y U Q L IK L A R N I E K S T R A K S IY A L A S H 1 7 .1 . U M U M IY T U S H U N C H A L A R Eritm alar tarkibidagi bir yoki bir necha kom ponentlarni tanlab ta ’sir qiluvchi erituvchilar yordam ida ajratib olish jarayoni suyuqliklarni ekstraksiyalash deb yuritiladi. Suyuq aralashm a bilan erituvchi o ‘zaro aralashtirilganda erituvchida faqat kerakli kom ponentlar yaxshi eriydi, qolgan kom ponentlar esa ju d a yom on yo ki butunlay erimaydi. Ekstraksiyalash jarayoni ham rektifikatsiyalash kabi suyuqlik aralashm alarini ajratish uchun qoMlaniladi. Bu usullam ing qaysi birini tanlash aralashm alar tarkibidagi m oddalarning xossalariga bogMiq. Rektifikatsiyalash jarayoni odatda issiqlik ta ’sirida boradi. Eks- traksiyalashni am alga
oshirish uchun
issiqlik talab
etilm aydi. R ektifikatsiyalash aralashma kom ponentlarining har xil uchuvchanlik- lariga asoslanadi. Agar aralashm a kom ponentlarining qaynash
haroratlari bir-biriga yaqin yoki ular yuqori haroratlarga beqaror boMsa, bunday hollarda ekstraksiyalash jaray oni qoMlaniladi. Dastlabki eritm a va erituvchi o ‘zaro ta ’sir ettirilganda ikkita faza (ekstrakt va rafinat) hosil boMadi. Ajratib olingan m oddaning erituvchidagi eritm asi ekstrakt, dastlabki eritm aning qoldigM esa rafinat deb yuritiladi. Rafinat tarkibida biroz m iqdorda erituvchi ham boMadi. O lingan ikkita suyuqlik fazasi (ekstrakt va rafinat) bir-biridan tindirish, sentrifugalash yoki boshqa m exanik usullar yordam ida ajratiladi. S o ‘ngra ekstrakt tarkibidan tegishli m ahsulot ajratib olinadi, rafinatdan esa erituvchi regeneratsiya qilinadi. Suyuqliklarni ekstraksiyalash boshqa usullar (rektifikatsiyalash, bugMatish va hokazo) ga nisbatan birm uncha afzalliklarga ega: jarayon past haroratda olib boriladi; eritm aning bugManishi uchun issiqlik talab qilinm aydi; tanlab ta ’sir qilish xususiyatiga ega boMgan istalgan erituvchini ishlatish imkoni bor. Bu usul kam chilikdan holi em as; qo ‘shim cha kom ponent (erituvchi) ni ishlatish va uni regeneratsiya qilishni tashkil etish qurilm a sxem asini m urakkablashtiradi va
ekstraksiyalash jarayonini qim matlashtiradi. N eftni qayta ishlash korxonalarida ekstraksiyalash jarayonlaridan surkov m oylari va dizel yonilgMlarini tozalashda, ogMr neft qoldiqlarini
deasfaltizatsiya qilishda, piroliz benzinlaridan, riform ing m ahsu- lotlaridan yoki kokslashning yengil gazoyllaridan arom atik uglevo dorodlam i ajratib olishda, oqova suvlardan yuqori haroratda qaynovchi yoki
nouchuvchan kom ponentlarni ajratib olishda
va boshqa
m aqsadlarda foydalaniladi. Sanoat m iqyosida suyuq holatdagi turli neft m ahsulotlarini ekstraksiyalash yordam i bilan ajratishda fenol, furfurol, N -m etil-2- pirrolidon, dietilengliko 1, suv, suyuq propan, benzol, dim etilsulfoksid, morfolin hosilalari va boshqa erituvchilar ishlatiladi. T og1 jinslaridan ozokerit v a serezinni ekstraksiya qilib olishda erituvchi sifatida benzin qoMlaniladi. O xirgi yillari zaharlik darajasi yuqori boMgan fenol va furfurolning o ‘m iga N -m etil-2-pirrolidan ishlatilm oqda. Ayrim sharoitlarda ekstraksiyalash jarayoni rektifikatsiyalash bilan birgalikda olib boriladi. Suyuqlik aralashm asi rektifikatsiyalashdan oldin birlamchi ekstraksiyalash yoMi bilan qism an ajratilsa, rektifikatsiyalash uchun issiqlik xarajatlari ancha kam ayadi. Suyuqliklarni ekstraksiyalash uchun ishlatiladigan uskunalar ekstraktorlar deb ataladi. 17.2. E K S T R A G E N T L A R N I T A N L A S H Suyuqlik aralashm asidan kerakli kom ponentni ajratib oladigan m odda erituvchi yoki ekstragent deb ataladi. Erituvchilarga bir qator talablar q o ‘yiIadi. B ular qatoriga quyidagilar kiradi: 1) kerakli kom ponentga nisbatan tanlab ta ’sir qilish xususiyatiga ega boMishlik; 2) erituvchining kerakli kom ponentni o 'z id a eritib, yutib olish qobiliyati; 3) erituvchi tarkibidan yutilgan kom ponentni yengil ajratib olish, y a ’ni reekstraksiyalash im koniyati borligi; 4) fazalarning qatlam larga oson ajralishi; 5) erituvchi bilan ishlash xavfsiz boMishligi uchun, u zaharli, uchuvchan, portlab ketish xossalariga ega boMmasligi kerak; 6) saqlash va ish davom ida (ekstraksiyalash va reekstraksiyalash) parchalanib ketm aslik; 7) narxi arzon; 8) oson topiladigan, y a ’ni kam yob boMmasligi kerak; 9) erituvchining zichligi ekstraksiyalanishi lozim boMgan suyuqlik zichligidan kam boMishi shart. Suyuqliklarni ekstraksiyalashni o ‘rganishda tarqalish koeffitsiyenti va ajratish om ili tushunchalaridan foydalaniladi. Ekstrakt tarkibidagi kerakli kom ponentning m uvozanat holatdagi konsentratsiyasini ushbu kom ponentning rafm atdagi m uvozanat konsentratsiyasiga nisbati tarqa lish koeffitsiyenti deb ataladi: * = 7 ’ ( 1 7 1 ) bu yerda, / - tarqalayotgan kom ponentning ekstraktdagi m uvozanat ulushi; x - tarqalayotgan kom ponentning rafinatdagi m uvozanat ulushi. Tarqalish koeffitsiyentining qiym atiga ko‘ra
erituvchining ekstraksion qobiliyatini aniqlash mumkin. m ning qiym ati qancha katta boMsa, bunday
erituvchining suyuqlik aralashm asidan kerakli
kom ponentni ajratib olish qobiliyati shuncha yuqori boMadi. Ekstraksion sistem alarda m - ning qiymati 1 dan 10000 gacha o ‘zgaradi. Erituvchining ajratish qobiliyatini baholash uchun quyidagi nisbatdan foydalaniladi: Z l
w v bu yerda, m ( - aralashm adagi birinchi kom ponentning tarqalish koeffitsiyenti; m 2 - aralashm adagi ikkinchi kom ponentning tarqalish koeffitsiyenti. Kattalik p ekstraksiyalashdagi ajratish koeffitsiyenti yoki omili deb ataladi. Ushbu koeffitsiyent ajralayotgan kom ponentlarning ekstraktdagi m uvozanat konsentratsiyalari rafinatdagi m uvozanat konsentratsiya- laridan necha m arta kattaligini bildiradi. Bu koeffitsiyent rektifikatsiya lash jarayonidagi kom ponentlarning nisbiy uchuvchanligiga o ‘xshaydi. H aqiqiy sharoitlarda P ning qiym ati 2 dan kam boMmasligi m aqsadga m uvofiq boMadi. 17.3. S U Y U Q L IK -S U Y U Q L IK S IS T E M A L A R IN IN G M U V O Z A N A T I Bunday sistem alam ing m uvozanati orqali ekstrakt v a rafinatning chegara konsentratsiyalarini aniqlash mumkin. M uvozanat kattaliklari kerakli erituvchini tanlashda, jarayonning texnologik sxem asini tuzishda, uskunaning oMchamlarini aniqlashda, dastlabki eritm a va erituvchilar oqim larining m aqbul nisbatini topishda ham da jarayonning boshqa shart-sharoitlarini bilishda ishlatiladi. M uvozanat konsentratsiyalarining qiym atlari tarqalish koef
fitsiyenti m yoki ekstraksiyalash izotermasi u* = / (x) orqali topiladi. Jarayonning ushbu ikkala kattaliklari ham tajriba yoMi bilan aniqlanadi. 17.1-rasm. Ekstraksiyalash izotermalari: 1,2 - u* = f(x); 3 - u* = mx. Ekstraksiyalash izotermalari (1 7 .1-rasm) orqali ajratib olinayotgan kom ponentning erituvchidagi chegara
konsentratsiyasini aniqlash m um kin. (1) va (2) egri chiziqlarining a va b nuqtalaridan abssissa o ‘qiga o 'tk azilg an chiziqlaring ordinata o ‘qi bilan kesishgan nuqtalari ut0-v ni tashkil etadi. A m aliyotda ko‘pincha (1) v a (2) turdagi iZotermalar uchraydi, bunday holatlarda tarqalish koeffitsiyenti m o ‘zgaruvchan boMadi, m ning
qiym ati kerakli
kom ponentning ekstrakt va rafinatdagi konsentratsiyalariga bogMiq boMadi. 3 turdagi izoterm a (y a ’ni m = co n st) esa kam uchraydi. B unday sharoitda m ning qiym ati faqat h aroratga bogMiq boMadi. Suyuqliklarni ekstraksiyalashda uchta kom ponent (A -
ekstraksiyalanayotgan suyuqlik, В - ajralayotgan kom ponent, С - erituvchi) ishtirok etadi, shu sababli bu jarayonni o ‘rganishda uchburchakli diagram m adan foydalaniladi (17.2-rasm ). Bu rasm da teng tom onli uchburchak k o ‘rsatilgan boMib, uning tom onlarida kom po- n entlam ing m iqdori (% hisobida) k o ‘rsatilgan. U chburchaklarning qirralari toza hoIda;»i A ,В va С kom ponentlarga to ‘g ‘ri keladi. U chburchakning tom onlari esa binar aralashm aning m iqdorlarini ifoda qiladi. M asalan, AC tom ondagi a nuqtaga 50% A kom ponent va 50% В kom ponentdan iborat boMgan aralashm a mos keladi, bu aralashm a tarkibida S kom ponent boMmaydi. A ,V - suyuqlik aralashtnasining ajralishi lozim boMgan kom ponentlari; С - ekstragent. Uchburchak ichidagi nuqta G uch kom ponentli aralashm aning tarkibini ifodalaydi. Bu tarkibni aniqlash uchun G nuqtadan uchburchak tom onlariga parallel qilib chiziqlar o ‘tkaziladi (17.2-rasm). Bu nuqtaga to ‘g ‘ri kelgan aralashm a quyidagi tarkibga ega: xA = 45 %; \ H = 26 %; xc = 29 %. U chburchaklik diagram m a yordam ida ekstraktorda yuz berayotgan jarayonlarni ifodalash mumkin (17.3-rasm). Dastlabki aralashm aning tarkibi E nuqta, ekstraktning tarkibi esa D nuqta bilan belgilangan deb olam iz.
tasvirlash. D nuqtaga mos kelgan aralashm aning miqdori GD, E nuqtaga m os kelgan ekstragentning m iqdori esa G E ga teng. Dastlabki aralashm a va erituvchini aralashtirish natijasida hosil boMgan suyuqlik aralashm asi M nuqta bilan belgilanadi. Bunda: G jj m e G f ~ М Д M nuqtaga to ‘g ‘ri kelgan aralashm a ekstrakt v a rafinatga ajraladi. Shunday qilib, dastlabki aralashm aning erituvchi bilan bir m arta kontakti orqali ikkita faza (ekstrakt v a rafinat) hosil boMadi. E kstrakt V kom ponent bilan boyitilgan boMsa, rafm atning tarkibida V kom ponent ju d a oz m iqdorda boMadi. Hosil boMgan ekstrakt v a rafinatning m iqdorlari quyidagi nisbat orqali topiladi:
_
l MR A g ar dastlabki aralashm a va erituvchi o ‘zaro bir-birida erim asa, bu holda grafik usul bilan hisoblash ancha soddalashadi (17.4-rasm ). D iagram m aning gorizontal o ‘qid a ajralayotgan kom ponentning ekstraksiyalanayotgan suyuqlikdagi konsentratsiyasi, vertikal o ‘qda esa ajralayotgan kom ponentning erituvchidagi konsentratsiyasi k o ‘rsatilgan. Ish chizigM ajralayotgan kom ponentning erituvchidagi berilgan oxirgi va boshlangMch konsentratsiyalari asosida tuziladi. M uvozanat v a ish chiziqlari o ‘rtasidagi uchburchak p o g ‘onalar orqali ekstraksiyalash jaray o n in i am alga oshirish uchun zarur boMgan konsentratsiyalar o ‘zgarishining soni aniqlanadi.
konsentratsiya bosqichlarini aniqlash: 1-m uvozanat chizigM; 2—ish chizigM.
Ish chizigMning tenglam asi quyidagi moddiy balans orqali topiladi: G 1 (X b - X o ) = G 2 (U o -U b ) , (1 7 .3 ) bu yerda, Gj - ekstraksiyalanayotgan suyuqlik miqdori, kg; G 2 - erituvchi miqdori, kg. 17.4. E K S T R A K S IY A L A S H N IN G A S O S IY U S U L L A R I A m aliyotda suyuqlik aralashm alarini ekstraksiyalashning quyidagi usullari qoMlaniladi: 1) dastlabki aralashm a va ekstragentni bir m aro- tabalik kontaktiga asoslangan jarayon (bir p og‘onali ekstraksiyalash); 2) har bir p og‘onada toza erituvchi ishlatish yoMi bilan ekstraksiyalash (k o ‘p pog‘onali ekstraksiyalash); 3) bitta yoki ikkita erituvchi yordam ida qaram a-qarshi oqim bilan ko‘p bosqichli ekstraksiyalash (k o‘p po g‘onali ekstraksiyalash). Birinchi va ikkinchi usullar kichik hajmli ishlab chiqarishlarda ham da laboratoriya sharoitlarida qoMlaniladi. Sanoat m iqyosida uchinchi usuldan, y a ’ni fazalarning qarama- qarshi oqim idan foydalaniladi. Qaysi bir usul qoMlanishidan q at’i nazar, ekstraksiyalash jarayoni erituvchini regeneratsiya qilish bilan birga olib boriladi. R egeneratsiyaning maqsadi eritm alar tarkibidagi kerakli kom ponentlarni ajratib olish va erituvchilam i qaytadan ishlatishdan iboratdir. B ir pog‘onali ekstraksiyalashning sxem asi 17.5-rasmda tasvir- langan. Dastlabki eritm a G ‘ va erituvchi S aralashtirgich (1) ga beriladi, so 'n g ra aralashm a tindirgich (2) da ikki qatlam - ekstrakt E va rafinat R ga ajraladi. Dastlabki aralashm a va erituvchi bir karra to ‘qnashib, jarayon ko ‘p vaqt davom etgan holatdagina m uvozanat konsentratsiyalariga yaqin tarkibli ekstrakt va rafinat olish mum kin boMadi. Jarayonni davriy va uzluksiz rejim da olib borish mumkin. Ekstraksiyalash jarayoni uzluksiz rejim
bilan olib
borilganda regeneratsiya' qilingan erituvchi uzluksiz ravishda aralashtirgichga qaytariladi. Ushbu usul tarqalish koeffitsiyentining qiymati katta boMgan sharoitda qoMlaniladi. 1-aralash tirg ich ; 2—tindirgich; F -dastlabki eritma; A ,V -aralashm a kom ponentlari; S -ekstragent; E -ekstrakt; R -rafinat. 17.6-rasm da har bir p og‘onada toza erituvchini ishlatishga asoslangan k o ‘p karrali ekstraksiyalashning sxem asi ko'rsatilgan. Bunday jara y o n bir necha pog‘onalarda olib borilib, ikkinchi pog'on adan keyingi ham m a pog‘ona!arda dastlabki aralashm a sifatida oldingi p og'o n alard an olingan rafinatlar (R i, R2, R 3 , . . . , R„-i) ishlatiladi. Toza holdagi ekstragentning um um iy miqdori bir necha b o ‘laklar (Si, S2, S3, ..., Sn) ga boMinib, parallel ravishda ham m a p og 'o nalarg a beriladi. K eyingi har bir po g‘onaga dastlabki eritm a sifatida uzluksiz ravishda konsentratsiyasi pasayib borayotgan rafinatlar (R b R3, R3, ..., R n.i) beriladi, shu sababdan ekstraktning konsentratsiyasi birinchi p o g ‘onadan (E i) oxirgi pog‘onagacha (E n) kam ayib boradi. Yuqori darajadagi toza rafinat olish uchun katta hajm dagi toza ekstragent kerak asoslangan ekstraksiyalashning sxemasi: 1,2,3, n - p o g ‘onalar;S b S2, S3, .......Sn - pog'o nalarg a berilayotgan rafinatlar; E b E2, E3,......,En - pog'onlardan uzatilayotgan ekstraktlar. boMadi, bu holat rafinatni regeneratsiya qilish jarayonini qim m at- lashishiga olib keladi. Shu sababdan, ushbu usuldan sanoatda ju d a kam foydalaniladi. Ko‘p pog‘onali qaram a-qarshi oqim li ekstraksiyalashning sxem asi 17.7-rasmda ko ‘rsatilgan. Q urilm a bir-biri bilan ketm a-ket bogMangan n-ta pog ‘onalardan tashkil topgan. D astlabki eritma G ‘ va ekstragent S qaram a-qarshi y o ‘nalishga ega boMib, oxirgi tarkibi E! ga teng boMgan ekstrakt birinchi p og‘onadan, oxirgi tarkibi R„ ga teng boMgan rafinat esa n - pog‘onadan uzatiladi. Ekstraksiyalashning ushbu usuli texnikaviy-iqtisodiy jihatdan katta afzalliklarga ega boMganligi sababli sanoatda keng ishlatiladi. Ekstraksiyalashning k o ‘p pog‘onali va qaram a-qarshi y o ‘nalishli usuli
kolonnali ekstraktorlarda va aralashtirgich-tindirish uskunalarida am alga oshiriladi. F=A+B Ri R : Rn-2 ---- Rn-i
---- Rn - p —
■» 1 2 n-l n
----
—
4 ----
< ----
Ei h2 Ез E„.| E„
Download 4.11 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling