Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
G
G
Pz •M1 Pf •M
(P-Pz)Mz
Pf M
(IV, 30)
где .р — общее давление системы.
9. СПОСОБЫ ПЕРЕГОНКИ И КОНДЕНСАЦИИ
Имеется два вида парообразования. Первый вид, когда паро- . образование идет только через наружную, свободную поверхность, называется испарением. Испарение различной степени интенсивности может происходить при любой температуре и наблюдается, например, в случаях, когда над поверхностью жидкости находится какой-либо нейтральный газ, например, воздух.
Второй вид парообразования—кипение, заключается в том,' что пар выделяется не только со свободной поверхности, но и; образуется внутри массы жидкости. Закипание любой жидкости при данном внешнем давлении р может происходить только при определенной температуре t, при которой соблюдается условие Я=/>.
Температура кипения жидкости при условии р ст. называется
P = 760 мм
рт. ст. называется нормальной температурой кипения и часто обозначается через tQ или tH1K.
Процесс частичного выкипания исходного раствора, применяемый с целью получения в парообразном виде более летучего продукта, а в остатке менее летучего, чем исходный раствор, принято называть перегонкой. Обычно парообразный отгон в дальнейшем конденсируется для того, чтобы получить его в жидком виде. Иногда производится так называемая дробная (или фракционная) перегонка, при которой получается рад отличающихся друг от друга погонов (фракций), собираемых
ПО
Жидкое парообразное
coipbe_
. Нагреватель (конденсатор)
Отгон
(остаток пйроо)
Сепаратор
раздельно. При желании с той же целью можно производить также и дробную конденсацию.
Если рассматривать так называемые равновесные процессы испарения (кипения) или конденсации, протекающие бесконечно медленно, то условия равновесия будут одновременно й условиями испарения (кипения) или конденсации. В дальнейшем* исключая фактор времени, будем рассматривать только равновесные процессы, что позволит применить к этим процессам нее уравнения, выведенные для случая парожидкостного равновесия.
Испарение жидкости или конденсацию паров можно производить однократным, многократным и постепенным
способами.
Однократный процесс испарения или конденсации заключается в том, что образующаяся в процессе фаза остается
Жидкий остаток
(.конденсат}
Фиг. 32. Схема непрерывного однократного процесса частичного испарения или частичной конденсации (надписи без скобок относятся к случаю испарения, а надписи в скобках—к
случаю конденсации)
в системе до наступления в ней конечного состояния равновесия. В промышленных условиях такой процесс чаще всего осуществляется непрерывным способом. Примером может служить процесс частичного испарения нефти в трубчатой печи. На фиг. 32 показана схема непрерывного однократного процесса.
На этой фигуре надписи без скобок относятся к случаю однократного частичного испарения, а надписи в скобках — к однократной частичной конденсации.
Многократный процесс испарения (или конденсации) заключается в повторении однократного частичного испарения (или конденсации) некоторое конечное число раз.
Постепенный процесс заключается втом, что образующаяся в ходе процесса фаза непрерывно удаляется из системы в момент ее образования.
В промышленных условиях испарение или конденсация,
обычно, приводятся при изобарных или близких к ним условиях.
В отличие .от индивидуальных веществ, кипение или конденсация растворов при постоянном давлении происходит ири изменяющейся температуре.
111
10, ПРОЦЕССЫ ОДНОКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ (ОИ) И ОДНОКРАТНОЙ КОНДЕНСАЦИИ (OK)
Рассмотрим процессы однократного испарения и однократной конденсации при /? = пост. на примере двухкомпонентного сырья.
Обозначим через а, х и у соответственно весовые доли HKK в исходном сырье и в равновесных жидкой и паровой фазах, полученных в результате однократного процесса.
На фиг. 33 показана ком-
\
4
І
Фиг. 33
і)
бинированная тепловая диаграмма и график изобар двухкомпонентной системы, образующей нормальный
раствор.
Пусть L0 будет фигуративной точкой исходной жидкой системы состава а и температуры t0.
Начнем нагревать эту систему в сосуде, где может поддерживаться заданное постоянное давление р, например, в сосуде с подвижным поршнем, принимая, что поршень обеспечивает достаточную герметичность и
силы трения пренебрежимо малы. Так как при этом состав системы не меняется, то точка сырья будет перемещаться вверх по вертикали. При температуре tx жидкость начнет кипеть, так как ее точка L1 достигает кривой жидкой фазы, точки которой отвечают па-
рожидкостному равновесию. Ясно, что в момент закипания состав жидкой фазы X1 будет равен составу а исходного сырья, первого пузырька пара, вниз точки L1, про-
j >
Для определения состава у деляющегося при закипании, необходимо вести ноду, отвечающую температуре tly системы. На графике изобар горизонталь ^-лост. определяет положение искомой коды L1—d1. Абсцисса точки dx покажет состав уг.
112
Продолжим нагрев в том же сосуде, например до температуры t\ фигуративная точка системы переместится в положение Z.
По условиям парожидкостного равновесия температуре t отвечают равновесные фазы, определяемые точками RaD ноды R—D, т. е. система будет двухфазной. Составы х и у образующихся фаз определяются асбциссами точек RnD.
