Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Обслуживание таких аппаратов затрудняется и удорожается по сравнению с колонными.
Ниже приводится метод расчета процесса неполной противоточнои экстракции.
Пусть заданы расход M м3 и качество масляного сырья, объемный расход растворителя Sn % и температура процесса, а также кривая равновесия системы при данной температуре
Ґ
/ -
I
T
203
(см. фиг. качества
73)- Требуется получить рафинат т]р определенного 7|р Необходимо определить число ступеней экстракции.
Имея значения Sn и F1 ш, определим точку N
системы (фиг. 73), По> значению 7jp находим точку P рафината и точку L—рафинатного раствора^ покидающего колонну (фиг. 71).
В соответствии с материальным балансом для всей колонны можем на-писать:
M-+ C^R+S^N, м\ (VIII, 28>
Фиг. 73. Расчет неполной противоточнои
экстракции
Из последнего выражения видно, что точки NnRnS должны лежать на одной прямой. Поэтому, проведя прямую через точки R и N, определяем положение точки S экстрактного раствора, покидающего колонну. Проведя прямую через точки с и S, находим точку получаемого экстракта Э, а, следовательно, его
качество 7]э.
Объем растворителя, подаваемого в колонну
if-
C = M
1—
Объем смеси, поступающей в колонну
JV = с + Ж, мъ.
(VIII, 29>
(VIII, 30)
Выход рафината и экстракта
МЭ_ Р~Э
м*- Э = М - Р,м\
(VIII, 31>
204
4
Количество растворителя в рафинатном и экстрактном рас-
творах
Cr = Яж3; (VIII1 32)
1-S
C5 = 5 -^— = С - Cr, ^3, (VIII, 33)
1—Ss
где значения SR и Ss определяются положением точек RhS на треугольной диаграмме.
Объемы уходящих из колонны рафинатного и экстрактного растворов
R = P+ Cn, м?- (VHI1 34)
S= 5+ Cs, ж3. ч . (VIII, 35)
Перейдем к определению числа необходимых теоретических
ступеней экстракции.
Для каждой г-ой ступени экстракции можно написать уравнение материального баланса (см. фиг. 71).
A-i + Si+i = Ri + Si,
откуда
Si4-i-A=S1-A-i = S-M=C-/? = /7 (VIII, 36)
Приведенные уравнения балансов могут быть написаны и для любого компонента системы (А, В или С). Но в таком случае, имея в виду второе следствие, вытекающее из основного свойства треугольной диаграммы, можно утверждать, что уравнение (VIII, 36) показывает, что прямые, проходящие через фигуративные точки каждой пары встречных потоков (S и М, S2 и R1 S3 и А» S4 и A3 и т. д.), которые можно назвать рабочими линиями, образуют пучок прямых пересекающихся в некоторой общей точке F9 которую можно назвать полюсом всех рабочих линий.
Так как точки S и Ж, а также ChR крайних встречных потоков колонны известны, то положение полюса F будет определено пересечением крайних рабочих линий, т. е. прямых AfS и RC (см. фиг. 73).
Потоки А и S2 относятся к равновесным фазам, поэтому, проводя из точки S ноду, находим точку R1 (см. фиг. 73). Потоки А и ^2 являются встречными, т. е. их точки должны лежать на одной рабочей линии. Поэтому, проведя рабочую линию R1F9 находим положение точки S2. Через точку S2 проводим ноду и находим точку R9, Строя аналогичным образом попеременно то рабочую линию, то ноду, постепенно переходят от одной ступени экстракции к другой. Каждая нода отвечает одной ступени контакта. Такие построение и подсчет числа контактов заканчивают тогда, когда точка, отвечающая
h
, 1 1
Ґ
205
какому-то рафинатному раствору попадет в точку R (или окажется несколько левее последней). На фиг. 73 оказались достаточными три теоретических ступени контакта. Разделив число теоретических степеней контакта на к. п. д. контактного приспособления (тарелки), находят число практических необходимых ступеней экстракции.
8. минимальный расход растворителя
Если при заданном положении Ж и P (а, следовательно, и R) уменьшать расход растворителя, подаваемого в колонну, т. е. уменьшать Sn, то точка N переместится по линии CM несколько ниже, а точка S переместится по верхней ветви кривой равновесия несколько правее. Крайняя рабочая линия MF при этом несколько повернется вокруг точки M по часовой стрелке, а полюс удалится от вершины С, Но в этом случае угол, образованный между любой рабочей линией и нодой уменьшится, а число контактов соответственно увеличится. Как видим, здесь имеется полная аналогия с ректификационной колонной.
Минимальный расход растворителя (Ы)НИн будет отвечать такому положению полюса {F'), когда крайняя рабочая линия при своем повороте вокруг точки M совпадет с какой-то нодой (на фиг. 73 с нодой R'S). Так как при этом угол между рабочей линией MF' я нодой RS' будет равен нулю, следовательно встречные потоки сделаются равновесными, и протекание такого процесса должно потребовать бесконечно большое число контактов.
Объем минимально расходуемого растворителя* будет равен
Cm = M^)*f-, м\ (VIII, 37)
, 1 — (5n)mhh
¦ ?
Фактический расход растворителя следует взять на 10—20% больше» т. е.
C = (1,1 -1,2).Смин, м\ (VIII, 38)
9. максимальный расход растворителя
При увеличении расхода растворителя точка F приближается к вершине С треугольника, точка TV смеси перемещается вверх по прямой MC1 а число потребных контактов—сокращается.
