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
M u sta q il ish la sh u ch u n sa v o lla r
Download 4.11 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 19.1. U M U M IY T U S H U N C H A L A R
- 19.3. K R IS T A L L A N IS H J A R A Y O N IN IN G T E Z L IG I
- D = — (19.5)
|
M u sta q il ish la sh u ch u n sa v o lla r 18.1. N am m ateriallarni quritishning sanoatdagi roli. M ateriallarni necha xil usul bilan suvsizlantirish m um kin? 18.2. Issiqlik tashuvchi agentning nam m aterial bilan o ‘zaro ta ’sirlashuv usuliga k o ‘ra quritish necha turga boMinadi? 18.3. N am havoning asosiy xossalari. H avoning ushbu xossalari J-x diagram m ada qanday tasvirlanadi? 18.4. N am lik m aterial bilan qanday usullar yordam ida bogMangan boMadi? Q uritish paytidagi m aterial nam ligining o ‘zgarishini grafik usul bilan ifodalash m um kinm i? 18.5. N am likning bugManish tezligi qanday om illarga bogMiq? N am m aterialning quritish jarayoni necha bosqichdan iborat? 18.6. Q uritish v a quritish tezligining egri chiziqlari o 'rtasid a qanday bogMiqlik bor? Q uritishning davrlari va kritik nuqtalari qanday ta ’riflanadi? 18.7. Q uritgichlam ing moddiy va issiqlik balanslari qanday tartibda tuziladi? 18.8. Q uritish jarayonlarini J-x diagram m ada tasvirlash. N azariy va haqiqiy quritgichlar o ‘rtasida qanday farq bor? 18.9. Q uritish uskunalarining um um iy turlari. Sanoatda qaysi turdagi quritgichlar k o ‘proq ishlatiladi? 18.10. B arabanli quritgichning tuzilishi. U lam ing ishlatilish sohalari, afzalliklari va kam chiliklari qanday ifoda qilinadi?
18.11. M avhum qaynash qatlamli pnevm atik quritgichlar. U lam ing um um iy va xususiy tom onlari nim alardan iborat? 18.12. Q anday sharoitlarda materialni sochib beradigan quritgichlar ishlatiladi? U larning afzalliklari qanday tushuntiriladi? 18.13. Q anday mahsulotlarni suvsizlantirishda lentali quritgich- lardan foydalaniladi? Bunday uskunalam ing kam chiliklari borm i? 18.14. Suspenziya va eritm alarni inert m aterialning m avhum qaynash holatida suvsizlantirishga moMjallangan quritgichning sxem a- sini qanday tasvirlash m um kin? 18.15. B arabanli rotorli vakuum -quritgichlar va valsovkali qurit gichlar oMtasida qanday umumiy va xususiy tom onlar m avjud? 18.16. N am m ateriallarni quritish jarayonlarini qanday usullar bilan jadallashtirish m um kin? Jadallashtirishdan ko‘zlangan m aqsad qanday izohlanadi? 19.1. U M U M IY T U S H U N C H A L A R Eritm a, erigan qotishm a va gaz fazasi tarkibidan kristallar holatidagi qattiq fazani hosil qilish jarayoni kristallanish deb ataladi. Ushbu jaray o n sanoatning neft va gazni qayta ishlash, kimyo, metallurgiya, oziq-ovqat, dori-darm on ishlab chiqarish kabi tannoqlarida ishlatiladi. K ristallanish jarayonlari yordam ida quyidagi vazifalar hal qilinadi: - zarrachalam ing to'plam i, granula, tangacha va boshqa shakldagi qattiq m ahsulotlarni olish; -
turli aralashm alarni fraksiyalarga ajratib, ularni birorta
kom ponent bilan boyitish; - texnik yoki tabiiy eritm alardan turli moddalarni ajratib olish; - m oddalarni aralashm alardan chuqur tozalash; - suyultirilgan eritm alam i erituvchini muzlatish orqali quyiq- lashtirish; - m a’lum fizik-m exanik xossalarga ega boMgan moddalarni olish; - qattiq jism la r yuzasiga turli qoplam alam i surtish va hokazo. Kristallanish jarayonini am alga oshirishda turli-tum an uslublardan foydalaniladi. U larni asosan besh guruhga boMish m um kin: erigan qotishm alardan kristallar hosil qilish; eritm alardan kristallar hosil qilish; bug' yoki gaz fazasidan kristallar hosil qilish; qattiq holatdagi kristallanish; m oddalarning o 'z a ro kim yoviy ta ’siri paytida kristallar hosil qilish. Kristallanish jarayonining qonuniyatlari bir qator om illarga b og 'liq boMadi: aralashm a yoki eritm a tarkibidagi dastlabki m oddaning tarkibi, uning
fizik-kim yoviy xossalari, ko'rilayotgan sistem a fazalari m uvozanat diagrm m asining ko'rin ish i, to'ying an eritm a hosil qilish usuli, issiqlik berish va uzatish jadalligi, aralashtirish tezligi va boshqalar. G az fazasidan kristallarni hosil qilish desublim atsiya yoki «qattiq fazali» kondensatsiya deb ataladi. M oddaning bevosita qattiq holatdan gaz holatiga o 'tish i sublimatsiya deyiladi. Teskari jarayon , y a ’ni moddaning gaz holatidan qattiq holatga o ‘tishi esa desublim atsiya deb yuritiladi. B a’zi adabiyot- larda sublim atsiyani bugManish yoki qattiq fazani haydash (qattiq fazani bevosita bug ‘ga aylantirish) deyiladi, desublim atsiyani esa - qattiq fazali kondensatsiya yoki bug‘ fazasidan kristallanish deb ataladi. Sanoatda eritm alar tarkibidan kristallar holatida qattiq fazani hosil qilish va uni ajratib olish jarayoni ko‘ proq ishlatiladi. Bunday m aqsadni am alga oshirishda asosan ikki xil uslabdan foydalaniladi: 1) izoterm ik - bunda bir xil konsentratsiyaga ega boMgan (harorat o ‘zgarm as) eritmani tuyintirish uchun erituvchining bir qism i bugMatiladi; 2) izogidrik - bunda erituvchining massasi o'zgarm agan holatda eritm ani to'yintirish uchun erituvchi sovitiladi. Kristallanish jarayoni eritishning teskarisi hisoblanadi. Ikkala jarayon ham qattiq faza-suyuqlik sistem asida yuz beradi. Kristallanish jarayoni odatda suvli eritm adagi kristallanishi lozim boMgan m oddaning eruvchanligini kam aytirish orqali, y a ’ni uning haroratini o ‘zgartirish yoki erituvchining bir qism ini bugMatish yoMi bilan amalga oshiriladi. Erigan qotishm alardan kristallam i ajratib olish uchun esa ular sovitiladi. Kristallanish jarayoni eritmadagi qattiq faza eruvchanligining o ‘zgarishiga asoslangan. H aroratning ortishi bilan m oddalarning eruvchanligi k o ‘payib, ular yaxshi eruvchanlik xususiyatiga ega boMadi. H aroratning ortishi bilan b a ’zi m oddalarning eruvchanligi kamayib ketadi va ular yom on eruvchan m oddalar hisoblanadi. B erilgan haroratda eritm aning qattiq faza bilan m uvozanat holatida boMishi to ‘yingan eritm a deyiladi. T o 'y in gan eritm a tarkibidagi erigan m oddaning m iqdori eruvchanlik darajasini belgilaydi. Eruvchanlik erigan m oddaning va erituvchining xossalariga, haroratga hamda q o ‘shim cha kom ponentlarning borligiga bogMiq. T o ‘yingan eritm a o ‘z tarkibida im koni boricha k o 'p m iqdorda erigan m odda ushlaydi. Bu holatdagi eritm a turg‘un boMadi. 0 ‘ta to 'y in g an eritm a esa o ‘z tarkibida eruvchanlik xususiyatiga nisbatan ortiqcha m iqdorda erigan m odda ushlaydi. Shu sababli o ‘ta to ‘yingan eritm alar tu rg ‘un boMmaydi. Bunda eritm alardan ortiqcha erigan m oddalar kristall holida ajraladi, so 'n gra esa eritm a yana to 'y in g an holatga o'tadi. Eritm alam ing o ‘ta to ‘yinish holatiga quyidagi usullar bilan erishish m um kin: 1) ochiq idishda erituvchining bir qism ini bugMatish; 2) bugMatish uskunasida qaynayotgan eritm adagi erituvchining bir qismini bugMatish; 3) eritm aga suvni o‘ziga tortuvchi m oddalarni qo'shish; 4) to 'y in g an eritm ani sovitish. K ristallanish tezligi bir necha om illarga bogMiq boMadi: eritm aning o 'ta
to ‘yinishi darajasi, aralashtirish tezligi, eritm a tarkibida q o ‘shim chalam ing borligi va hokazo. U shbu jaray on odatda kristallanish m arkazlarining paydo boMishidan boshlanadi, so ‘ngra bu m arkazlar atrofida kristallam ing o 'sish i yuz beradi. K ristallanish m arkazlarining paydo boMish tezligiga harorat, m exanik kuchlar (m asalan, aralashtirish, silkitish), uskuna yuzasining g ‘adir-budirligi, aralashtirgichning turi, q o ‘shim cha m oddalarning borligi (m asalan, sirt-faol m oddalar) va boshqa shu kabi om illar ta ’sir qiladi. Kristallanish tezligi doim iy kattalik em as; bu qiym at dastlab kattalashib boradi, so 'n g ra kam ayadi. H aroratning ko'tarilishi bilan kristallam ing o 'sis h i tezlashadi, chunki bunda diffuziya tezlashadi va eritm adagi yangi-yangi m olekulalarning qattiq faza tom on siljishi osonlashadi. Sanoatda kristallanish jarayoni quyidagi bosqichlarda boradi: 1) kristallanish; 2) hosil boMgan kristallam i eritm alardan ajratib olish; 3) kristallam i yuvish va quritish. K ristallanish jarayonlaridan neft m oylarini deparafinizatsiya qilishda, oltingugurt, parafin va serezinlar ishlab chiqarishda ham da ksilollarni ajratishda foydalaniladi. A yrim
holatdarda kristallanish jaray o n i kim yoviy reaksiya yordam ida am alga oshiriladi. B unday jara y o n adduktiv kristallanish deb yuritiladi. B uning uchun eritm aga shunday reagent q o ‘shiladiki, u ajralayotgan m odda bilan kom pleks birikm a - addukt hosil qiladi. Hosil boMgan kristallsim on kom pleks birikm a eritm adan ajraladi (m asalan, filtrlash yoMi bilan), so 'n g ra kom pleks birikm a issiqlik ta ’sirida parchalantiriladi, oqibat natijada kerakli m ahsulot kom pleks hosil qiluvchidan ajratib olinadi. K ristallanish m oddalarni ajratishning boshqa usullariga nisbatan bir qator afzalliklarga ega: 1) energetik xarajatlari past, chunki m odda- lam ing solishtirm a suyulish issiqligi ularning bugManish solishtirm a issiqligiga nisbatan 6 -8 m arotaba kam b o 'lad i; 2) ish haroratlari past; 3) yaqin qaynovchi kom ponentli va azeotrop aralashm alarni ajratish im koniyati m avjud; 4) erituvchilam i ishlatishga ehtiyoj y o 'q ; 5) m odda suyultirilgan holatdan kristall holatga o 'tg a n id a katta term odinam ik ajratish koeffitsiyentiga ega boMganligi sababli kristallanish yuqori sam aradorlikka ega. M oddalarning suyuq
erituvchilardagi eruvchanligi ularning kim yoviy tabiatiga, erituvchining xossalariga, harorat va bosim ga bogMiq boMadi. Sanoatda erituvchilar sifatida k o 'pinch a suv, organik birikm alar - spirtlar, uglevodorodlar va boshqalar ishlatiladi. O datda k o ‘pchilik m oddalarning eruvchanligi haroratning ortishi bilan
ko'payadi. H arorat pasayganda bunday eritm alar to'yinib, n oturg 'u n m uvozanat holatini egallaydi. B unday holatning davom iyligi m uvozanatdan qanchalik uzoqlik
darajasi, erigan
m odda va
erituvchining xossalariga b o g 'liq bo'lad i. Eritm aning nom uvozanat holatdan m uvozanat holatiga o'tish id a kristallam ing ajralishi yuz beradi, y a ’ni kristallanish jarayoni hosil b o 'lad i. Eritm alam ing m aksim al to 'y in ish darajasiga erigan m odda v a erituvchining xossalari, eritm a harorati, sovitish tezligi, q o 'shim chalam in g borligi, m exanik kuchlar ning mavjudligi va boshqa om illar ta ’sir qiladi. Shu sababdan eritm alam ing maksim al to 'y in ish qiym ati tajriba y o 'li bilan yoki taxm iniy em pirik tenglam alar yordam ida aniqlanadi. Kristallanish paytidagi fazaviy o'zgarishda bosim bilan harorat oraligMdagi bogMiqlik Klapeyron-Klauzius tenglam asi orqali ifoda qilinadi:
Г ( Қ - И , ) ’ v '
suyuq yoki gazsim on holatdagi m oddaning solishtirm a hajm i; V 2 - qattiq holatdagi m oddaning solishtirm a hajmi. O datda V i> V 2, chunki ko'pchilik m oddalarning zichligi qattiq holatga o 'tish i paytida ortadi, oqibat natijada ulam ing solishtirm a hajmi kam ayadi. Demak, dP/dT>0, y a ’ni fazaviy o'zgarishd a yuz beradigan bosim R haroratning ko'payishi bilan ortadi. B inar va k o 'p kom ponentli sistem alardagi m uvozanat shartlarini konsentratsiya - harorat koordinatalarida tasvirlangan fazaviy diagram - m alar yordam ida tahlil qilish ju d a qulaydir. Toza m oddalar uchun bunday bog 'liq lar m axsus adabiyotlarda keltirilgan bo'ladi. 19.1-rasm da berilgan m oddaning m uvozanat va
to 'y in ish konsentratsiyalarining haroratdan bogMiqligi keltirilgan. Ushbu rasmda uchta zonani ajratish mumkin: I zona eritm aning to'yinishigacha bo'lgan holatini (to'yinish chizig'i (1) dan pastda) ifoda qiladi, bu zonada kristallanish yuz bermaydi. Punktir chiziq (2) to'ying an eritm alar
zonasini ikki qism ga ajratadi - 1 va 2 chiziqlar o ralig 'id a joylashgan nisbatan turg‘un zona (II) va (2) chiziqning tepasida joylashgan noturg'un zona (III). Ill zonada kristallanish yuz beradi.
bogMiqligi: I - to ‘yingan eritm a zonasi; II-nisbatan turg 'u n zona; III-n o tu rg ‘un zona. Uchinchi zonadagi konsentratsiyalarga mos kelgan to'yingan eritm alarda tezkorlik bilan (y a ’ni deyarli bir zum da) kristallanish yuz beradi. II zonadagi to'yingan eritm alarda m a’lum bir vaqt ichida sezilarli darajada o'zgarishlar yuz berm avdi, faqat eritm ada m avjud boMgan kristallar kattalashadi. II va III zonalar oraligMdagi chegara shartli b o 'lib , u yuqorida aytib o'tilg an bir qator om illarga bogMiq boMadi. Agar to 'y in g an eritma haroratini biroz (tj dan t2 gacha) pasaytirilsa, eritm aning holati C i*C 2' chizigM bo 'y ich a o'zgarib, konsentratsiya C 2l ga yetgunga qadar kristallam ing ajralishi yuz beradi. O qibat natijada eritm a konsentratsiya C2'C 2* chizigM bo'yich a pasayadi. Bunday eritm alam ing kristallanishini sovitish orqali (y a’ni izogidrik usul bilan) am alga oshirish m aqsadga m uvofiq boMadi. Agar kristallanishi lozim boMgan m oddaning eruvchanligiga haroratning ta ’siri ju d a ham kam bo 'lsa, bunday eritm adan kristallanish jarayonini am alga oshirishda izogidrik uslubdan foydalanish nom a’qul hisoblanadi. Bunday sharoitda erituvchining bir qism ini ajratib olish (y a ’ni bugMatish y o 'li bilan) orqali eritm adan kristallanishni yuzaga chiqarish (boshqacha qilib aytganda, izoterm ik uslub bilan) m aqsadga m uvofiq boMadi. Oraliq holatda, y a ’ni m oddaning eruvchanligi haroratning ko'payishi bilan ju d a sekinlik bilan ortsa, izogidrik uslubdan ham, izotermik uslubdan ham
yoki ulam ing kom binatsiyasidan ham
foydalanish m umkin. Kristallanishning eng m aqbul uslubini faqat tegishli texnik-iqtisodiy hisoblashlar orqaligina aniqlash mumkin. 19.3. K R IS T A L L A N IS H J A R A Y O N IN IN G T E Z L IG I Kristallanish tezligi eritm aning haroratiga, uning o ‘ta to'yinish darajasiga, kristall m arkazlarining paydo boMish tezligiga, aralashtirish darajasiga va boshqa om illarga bogMiq boMadi. Kristallanish m arkazlari o 'ta to'yingan yoki o 'ta sovigan eritm alarda o 'z -o 'zid a n hosil boMadi. Bunday m arkazlam ing hosil boMish tezligini oshirish uchun haroratni ko'paytirish, aralashtirish, silkitish yoki sirt-faol moddalarni qo'shish kerak.
Am aliyotda kristallanish m arkazlarining paydo bo'lishini osonlashtirish uchun uskunaga qo 'shim cha kristallsim on m oddaning m ayda kukuni qo'shiladi. Kristall kurtaklarining yaxshi o'sishi uchun ular m a’lum o'lcham ga ega boMishi kerak. Hosil bo'layotgan kurtakning oMchami ancha kichik b o 'lsa qaytadan m olekulalarga parchalanib ketadi, agar oMchami kattaroq bo'lsa, kurtak saqlanib qoladi. Saqlanib qolishi m um kin boMgan kristall kurtaklarining oMchami
eritm aning to 'y in ish darajasiga, haroratga ham da erigan m odda va erituvchining xossalariga bogMiq. Y agona olingan kristallam ing hosil boMishi quyidagicha boradi: 1) o 'ta to'yingan eritm ada kristallanish markazi (yoki kurtagi)ning paydo boMishi; 2) ushbu kristallanish kurtagi asosida kristallning o'sishi. Kristall to 'g 'ri panjara sifatidagi fazaviy tuzilishiga ega bo'lib panjaraning tugunlarida kristallam ing tarkibiga kirgan ionlar, atom lar yoki m olekulalar joylashgan boMadi. Suvning m olekulasi ko'pincha qattiq
kristallning tarkibiga kirgan boMadi,
bunday kristallam i kristollogidrat deb ataladi. Kristall panjaralari sim m etriyasining 32 ta ko'rinishi mavjud b o 'lib , ular 7 guruhga boMinadi. Bu guruhlar bir yoki bir necha o'xshash sim m etriya elem entlaridan iborat boMadi: 1) uch ponali; 2) k o 'p ponali; 3) rombik; 4) trigonal; 5) tetragonal; 6) geksagonal va 7) kubik. 19.2-rasmda kristallanish tezligining vaqtdan bogMiqligi ko'rsatilgan. Grafikdan ko'rin ib turibdiki, o 'ta tuyinish darajasi katta boMgan paytda kristallanish tezligi keskin o'zgaradi. Eritm alam ing to 'y in ish darajasi ortishi bilan kristallam ing o'sishiga nisbatan, kristallanish m arkazlarining paydo boMishi tezroq boradi. Oqibat natijada m ayda kristallar hosil boMadi. Y irik kristalli m ahsulot olish uchun eritm ani to'yintirishni sekin-asta pasaytirish zarur. 19.2-rasm. K ristallanish tezligining vaqtdan bogMiqligi: 1-eritm aning to 'y in ish darajasi nisbatan katta boMganda; 2 - o ‘ta to 'y in ish darajasi kichik boMganda. Kristallanish jaray o n in in g m exanizm ini quyidagicha tushuntirish m um kin. O 'ta to 'y in g an eritm ada, eng a w a lo , kristallanish m arkazlari hosil bo'lad i. S o 'n g ra kristallam ing o'sishi yuz beradi. K ristallam ing yuzasida ju d a kichik qalinlikka ega boMgan chegara qatlam hosil boMadi. Kristallanishi lozim boMgan m odda eritm adan chegara qatlam orqali kristall kurtagining yuzasiga va so 'n g ra uning tarkibiga o 'ta d i, natijada kristall qirralarining o 'sish i y u z beradi. Bunda kristall atrofldagi qatlam da konsentratsiyaning kam ayishi y u z beradi, o 'ta to 'y in g an eritm a to 'y in g an holatga o 'tad i. C hegara qatlam ju d a yupqa b o 'lib , u nda m odda m olekular diffuziya orqali tarqaladi, shu sababdan bu qatlam
kristallanayotgan m oddaning to 'y in g an eritm adan kristallning yuzasiga o 'tish uchun asosiy
qarshilikni ko'rsatadi. Um um an olganda, kristallanish jarayoni ikki bosqichdan iborat: 1) m olekular bosqich - kristallanishi lozim m oddaning to'yingan eritm adan chegara qatlam orqali kristallam ing yuzasiga o 'tish i; 2) kinetik bosqich - m odda
m olekulalarining kristallam ing kristall panjarasi tarkibiga kirishi. B irinchi diffuziya bosqichidagi m odda alm ashinishni quyidagi tenglam a orqali ifodalash m um kin: AY = -( C - C ,) (19.2) r
qatlam orqali kristallam ing I m2 yuzasiga 1 s davom ida o 'tg a n m oddaning m iqdori, kg/m2 s; D - diffuziya koeffitsiyenti, m2/s; r - o ‘sayotgan kristallam i qoplab turgan diffuzion chegara qatlam ining qalinligi, m; (C - CO - konsentratsiyalar ayirm asi, kg/m3; С - o ‘ta to ‘yingan eritm aning konsentratsiyasi, kg/m 3; Ci - o ‘ta to‘yingan eritm a va chegara qatlam dagi to'yingan eritm a konsentratsiyalari (C va C m) o ‘rtasidagi oraliq konsentratsiya, kg/m3 Ikkinchi kinetik bosqichdagi kristallam ing kristall panjarasi tarkibiga kirib joylashgan m oddaning m iqdori quyidagi tenglam a bilan aniqlanishi mumkin: M = K ( C , - C m) \ (19.3)
bu yerda,
C m -
chegara qatlam idagi to ‘yingan eritm aning konsentratsiyasi, kg/m 3; К - fazaviy o ‘zgarish tezligining doim iyligi, m4/s-kg.
Oxirgi ikkita tenglam alarda M v a Sj nom a’lum. Bulardan S| ni qisqartib, P.M. Silinning quyidagi tenglam asiga erishamiz: г Л С- с . у ° - 1 ° /-|[
ъ-к \r/C D j D iffuziya koeffitsiyentining qiym ati D absolyut harorat T va muhitning qovushoqligi ц larSa bogMiq boMadi. D ning qiym ati Eynshteynning tenglam asiga asosan topiladi:
Yuqori qovushoqlikka ega boMgan eritm alam ing kristallanishida D ning qiymati ju d a ham kichik boMadi. B unda — nisbatining qiym ati
nolga yaqinlashadi. A gar ushbu qiym atni (19.4) tenglam aga q o ‘yilsa, eritm adan chegara qatlam ga o ‘tgan m oddaning miqdorini aniqlaydigan tenglam aga erishiladi: M = - ( C - C J . (19.6)
Download 4.11 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|