Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Перегонку из обычного, периодически действующего, куба можно считать промышленным осуществлением процесса постепенного испарения.
Постепенная конденсация в промышленных условиях обычно не применяется.
115
ІЗ. ПРОЦЕССЫ ОДНОКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ И КОНДЕНСАЦИИ
В МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ
J
1
Обозначим через Z/, D' и К число молей исходной многокомпонентен системы и равновесных фаз, полученных в результате ОИ или ОК. Материальные балансы для всей системы и для любого компонента і будут:
L' = D'+R\ ' (IV, 37)
L'X1^D'у[ + R'X1. ;; , (IV, 38)
Учитывая, что у{ = К\ х-х имеем
е
F _ сс[ — х{ CCj — •^i
Уі— Xi Xi (Ki-i)
(IV, 39)
Решив, ото уравнение относительно Xi, находим
X
=_^L-__ (IV, 40)
I+е'(Ki-I)
Написав такие уравнения для всех компонентов системы
и, просуммировав, получим
п п
^ а
і
1. (IV, 41)
При заданных значениях концентрации а\ всех компонент тов, температуры t и давления р системны, последнее уравнение может быть использовано для определения величины степени отгона е\ Расчет производится методом попыток, предварительно задаваясь предполагаемым значением ег. При правильном выборе значения е' должно выполняться уравнение (IV, 41), в противном случае принимается новое значение е' и делается пересчет.
[і $ Определение е' связано с попутным определением состав-жидкой фазы, так как при этом одновременно решается урав нение (IV, 40), написанное для каждого компонента.
Таким же путем можно определить значения р или t, если ef задано. Состав паровой фазы в соответствии с уравнением (IV, 5) найдется из выражения
УІ = (IV, 42)
Для большей точности расчетов, в случае малых степеней отгона е', удобнее использовать уравнения
у;= \_е, (1V; 43)
е' + -
K
116
и
п
f T=? = 1. (IV, 44)
T е + -
к,
і
Последние выражения получаются, если в уравнении
f H
(VI, 39) заменить х\ на
Температуру начала и конца ОИ можно определить методом попыток, используя уравнения (IV, 6) и (IV, 7) изотерм жидкой и паровой фаз, причем, так ка;< в начале ОИ состав жидкий фазы, а в конце ОИ—состав парОЕОй фазы, одинаковы с составом исходной смеси, то эти уравнения для целей определения указанных выше температур следует переписать в следующем виде
п
р
2Дві (IV, 45)
і
1 \~г ¦ (IV, 46)
P і Pi
или, выражая через константы равновесия:
j1
j
1 (IV, 47)
1. (IV, 48)
Пересчет мольной степени отгона (ef) в весовую (ё) можно произвести, следующим путем
D
I L ¦ ,
D' D ML Ml .... ...
— = —^ = -7- • xr- = ^ "л/Г у (IV, 49)
- j t
L
где.Afl и TWd-средние молекулярные веса исходного сырья
и образовавшейся паровой фазы (находятся по их составу).
і
14. ПЕРЕГОНКА С ВОДЯНЫМ ПАРОМ
Применение водяного пара при перегонке углеводородных систем способствует понижению температуры перегонки, предотвращая тем самым возможность разложения продукта.
г
117
V I
Часто прщ введением
Той же цели служит и перегонка под .вакуумом, меняют перегонку под вакуумом с одновременным водяного пара.
Перегонку можно производить в присутствии насыщенного или перегретого (ненасыщенного) водяного пара. Температуру перегонки с насыщенным водяным паром, считая процесс равновесным, можно определить с помощью уравнения
P = Pe + Pz
(IV, 50)
где индекс Z относится к водяному пару, а индекс —к углеводороду или к смеси углеводородов.
Так, например, если в системе присутствуют водяной пар и два углеводородных компонента (а и W)9 то уравнение (VI, 50) можно представить в виде
aw
Pa*'
Pw (I-*'),
(IV, 51)
При заданном р} температура t системы может быть найдена по уравнению (IV, 50) или (IV, 51) методом попыток.
В случае ненасыщенного (перегретого) водяного пара, его давление Pz всегда меньше, чем Px и может изменяться в пределах от 0 до/\. Поэтому эффект понижения температуры перегонки в случае перегретого пара будет несколько меньшим, чем при перегонке с насыщенным водяным паром.
глава v
ПРОЦЕСС РЕКТИФИКАЦИИ
1. ОСНОВНЫЕ понятия
Ни один из рассмотренных выше процессов испарения или конденсации (однократный, многократный или постепенный процессы) не позволяет получить в практически потребных количествах и в достаточно чистом виде низкокипящий или же пысокохипящий компоненты. Эта задача может быть решена лишь при помощи процесса ректификации, проводимого в аппаратах, называемых ректификационными колоннами.
Процесс ректификации иногда определяют как процесс разделения смеси путем многократного испарения и конденсации. Такое определение, хотя и имеет под собой некоторую почву, но не может претендовать на достаточную точность.
Более правильным можно считать следующее определение: ректификация -есть днффузионно-противоточный процесс многократного контактирования неравновесных парового и жидкого потоков, измеяющий составы их и имеющий целью разделение исходной смеси на ее составляющие, с желательной четкостью.
Основными частями ректификационной колонны являются контактные приспособления, в качестве которых применяют различным образом сконструированные ректификационные тарелки. На каждой тарелке как контактирование, так и разделение проконтактировавшихся фаз осуществляется за счет чначительной разности плотностей между жидкой и паровой фазами.
