Сұйық бу жүйедегі тепе – теңдік

Кіріспе
1. Сұйық бу жүйедегі тепе . теңдік
2. Ректификация
2.1.Ректификациялық қондырғылардың түрлері
2.2.Ректификациялық колоннаның материалдық балансы
2.3.Ректификациялық колоннаның жұмыс сызықтарының теңдеуі
2.4.Ректификациялық колоннаның жылу балансы
2.5.Экстрактивтік ректификация
2.6.Азеотроптық ректификация.
2.7.Төменгі температуралы ректификация.
2.8.Ректификациялық аппараттың түрлері.
2.9.Ректификациялық аппараттарды есептеу.
2.10.Табақшалы аппараттарды есептеу
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі
Қазіргі техникамен жабдықталған заманда өндірістік қондырғылар заманауи талаптарды қанағаттандырады.Бүгінгі таңда технологтарға қойылатын әлемдік мәселе – ол мұнай өңдеу заводтарында өндірістің техника – экономикалық көрсеткіштеріне және жабдықтарды пайдаланудың техникалық жағдайларына басты назар аударуы.
Масса алмасу процесі мұнай өндірісінде және мұнай-химияда технологиялық міндеттері бірдей,бірақ барлық жағдайда қоспаларды бөлу-бір фазадан екінші фазаға заттардың ауысуы диффузия арқылы өтеді.
1. Ахбердиев.Ә. Молдабеков . М. Химиялық технологияның негізгі процесстері мен аппараттары.- Алматы.: РБК, 1993.(66-105 бет)
2. Касаткин А.Г.Основные процессы и аппараты химической технологии-М.:Химия,1973.
3. Дытнерский Ю.Н Основы процессов химической технологии- Москва , 1992г
4. Кривошеев Н.П . Основы процессов химической технологии-Минск.:Вышэйшая школа, 1972,Москва.
5. Ешова Ж.Т. Химиялық технологияның негізгі процесстері мен аппараттары.-Алматы.: Қазақ университеті,2007.
        
        \s
* Сұйық бу жүйедегі тепе - теңдік
Екі фазадан тұратын бинарлы қоспаларды қарастырамыз.Нақты қоспалардың тепе - ... білу үшін ... ... ... тепе - ... ... ... салыстырамыз. Бинарлы қоспада А төменгі темпратурада қайнайтын құрастырушы (ТҚ) және В ... ... ... ... (ЖҚ) ... ... Егер идеалды бинарлы қоспа жабық көлемде қайнаған күйінде (тұрақты температура және тұрақты ... ұзақ ... ... бу және ... құралған жүйе тепе - теңдікте болады.
Тепе - теңдік жағдайда құрастырушылардың бір фазадан екінші ... өту ... ... болады және будың құрамы сұйықтықтың құрамынан өзгеше болады. Таза құрастырушылар А мен В - ның ... ... ... РА және РВ деп ... ... Рауль және Дальтон заңдарына бағынады. Рауль заңы бойынша: әр құрастырушының ... ... (РА және РВ) ... ... мольдік үлестеріне тура пропорцианал болады:
РА = РАХА ;РВ=РВХВ (1-ХА). ... РА РВ - А және В ... ... ... ХА ... - А және В құрастырушылардың сұйық қоспадағы мольдік үлестері.
Сонымен бірге, Дальтон заңы бойынша құрастырушылардың ... ... ... =РУ ; РВ ... (2) ... Р - ... жалпы қысым; У және (1-У) - А және В құрастырушылардың булы қоспадағы мольдік үлестері.
РАХА=РУ;РВ (1-ХА)=Р(1-У) ... ... =РА/Р ХА ... (1-У)=РВ/Р(1-ХА); ... ... ... ... ... ... ... Сондықтан, идеал бинарлы қоспалардың тепе- теңдігі Р=const жағдайында қарастырылады.
(4)-теңдеудің ХА бойынша шешуін тапсақ:
ХА=Р-РВ/РА-РВ ... ... ... tт.қжәне ЖҚ-ның қайнау температурасы tж.қ аралығындағы РАжәне РВ - лардың ... ... (5) ... Х ... ал (4) ... У мәнін анықтауға болады.
Фазалар ережесінен жоғарыда көрсетілгендей ректификация процесі үшін еркіндік дәрежесі С=2-ге тең. Демек, тепе-теңдік ... екі ... ... ... ... болады: Р және х, t және х, р және t, х және у. Егер Р=const ... ... t-х,у ... у-х координаталарында өрнектеуге болады. Белгілі температурада есептелген х,у мәндері ... ... ... ... ... алуға болады. t - х және t-у ... ... ... ... Бұл ... төменгі сызығы сұйық қоспаның қайнау температурасын, ал жоғарғы сызығы - бу фазасының конденсациялану температурасын көрсетеді. Бұл диаграмманың ... ... ... ... (х1) ... ... ... болатын будың құрамын (у1) және жүйенің температурасын (t1) анықтауға болады.
Ректификация ... ... үшін t-х,у ... ... ... у-х ... қолайлы (2-сурет). Тепе-теңдік у*=f(х) сызығы төмендегі теңдеумен өрнектеледі:
у*=РАХА/Р= РАХА/ - (РА - ... ... ... ... енгізсек:
у*=αХА/1+(α-1)ХА ... α-А ... ... ... деп ... және tт.қ температуралар арасындағы РА және РВ - ның мәндері тұрақтыемес. Сондықтан, шамалап есептеуде (7) теңдеуіне салыстырма ұшқыштың ... ... ... ... бу мен ... ... және температура
арасындағы байланыс.
α=α1*α2 ... α1 және α2 t т.қ мен t ж.қ ... ... ... салыстырмалы ұшқыштықтар.
Сурет-2.Тепе-теңдік ... ... ... ... ... ... ... у*=f(х) тепе-теңдікке едәуір әсер етеді. Мысал ретінде, азот- оттегі қоспасы үшін әр ... ... ... ... ... ... ... жүзінде қоспалар идеалды болмайды, дегенмен өндірісте қасиеттері оларға жақындау қоспаларды (мысалы бензол-толуол) айдау арқылы ажыратады.
Жоғарыдағы t-х,у және у-х ... ... ... ... Коноваловтың I-заңымен анықталады: Сұйыққа қосылған құрастырушы оның бетіндегі бу қысымын көбейтсе, немесе оның қайнау температурасын азайтса,онда бу осы ... ... ... ... ... ... ... жүйенің қайнау температурасы төмендейді. Коноваловтың I-заңына байланысты, мұндай қоспаның қайнауында булы фаза ... ... ... ... Рауль заңымен сипатталмайды. Олардың Рауль заңына ауытқуы оң және теріс болуы мүмкін. Оң ауытқуында нақты қоспа бетіндегі жалпы қысым (Р) мен ... ... ... ... қысымның айырмасы 0 ден көп, ал теріс ауытқуында 0 - ден аз болады.
Үлкен ауытқуларда толық ... ... ... ең көп (оң ... және ең кіші ... ... ... болады. Мұндай қоспалар Коноваловтың IІ-заңымен сипатталады: будың жалпы қысымының ең үлкен мәніне ең кіші ... ... ал ең кіші ... ең ... ... температура сәйкес келеді. 4-суреттегі этил спирті - бензол қоспасының t-х,у және у-х ... этил ... ... ... 0,448 ... ең кіші ... температурасына сәйкес келетіндігі көрініп тұр. Бұл қоспаның осы құрамына сәйкес А нүктеде қайнау және ... ... ... Ал у-х ... ... сызығы А нүктеде диагональді кесіп өтеді. Бұл ... ... ... мен ... құрамы бірдей. Мұндай қоспаларды азеотроптық қоспа деп атайды және олардың төмендегі ерекшеліктері бар: 1) ... ... ... ... қарағанда азеотроптық қоспаның қайнау температурасының ең кіші немесе ең ... мәні ... 2) ... қоспалардың булануы таза заттар сияқты тұрақты температурада болады; 3) булануда азеотроптық қоспаның құрамы өзгермейді.
Сурет-4. Ең кіші ... ... бар ... ... ... және ... ... 5-суретте ең үлкен қайнау температурасы болатын жүйенің t-х,у және у-х ... ... ... ... ... азот ... ... жатады. Оның азеотроптық қоспасы НNO3 - ын 0,378 ... ... ... ... ... ... ... таза құрастырушыларға ажырату мүмкін, ал азеотроптық қоспаларды ажыратуда арнаулы тәсілдер қолданылады.
Азеотроптық қоспалар химиялық қосылыстар емес. ... ... ... ... ... ... ... этил спирті-су қоспасы 760 мм.сн.бғ қысымда 88,4 % С2Н5ОН құрамда азеотроптық болады. Қысымды азайтқанда азеотроптық қоспаның құрамындағы ... ... ал 90 ... ... ... ... ... Ең үлкен қайнау температурасы бар қоспаның (азот ... және ... - ... өзара ерімейтін қоспалар болмайды, дегенмен кейбір жағдайда (мысалы, бензол-су, ... ... және т.б) ... ... ... өте аз ... ... мұндай қоспаларды өзара ерімейтін деп есептеуге болады. Мұндай қоспаларды ... ... ... ... ... ажыратуға болады. Мұндай қоспалардың Р-х,t-х,у және у-х диаграммалары 6-суретте көрсетілген. Құрастырушылардың парциалдық қысымдары, олардың таза ... ... тең ... ... ... ... ... ... ... байланысты болмайды.
Р=рА+рВ=РА+РВ ... ... ... ерімейтін қоспалардың Р-х,t-х,у және у-х диаграммалары.
Будың құрамы төмендегіше анықталады:
У=РА/Р1=РА/Р ... ... ... ... ... 6-суреттегі МАN конденсациялану, ал ВАС қайнау сызықтары. А нүкте азеотроптық қоспаға сәйкес келеді.
Өзара ерігіштігі шектеулі қоспаларға эфир-су, су-бутил ... және т.б. ... ... қоспаларды t-х,у және у-х диаграммалары 7-суретте көрсетілген. Мысалы суды бутил спиртіне қоссақ, онда су бутил спиртінде алғашқыдай ери бастайды да, ... ... (ОА ... пайда болады. Бұл процесс қаныққан ерітінді пайда болғанша өтеді. Бұдан ... ... су ... ... ... де, екі ... ... (АВ сызығы) Бір қабатта - судың спирттегі қаныққан ерітіндісі, ал екінші қабатта - ... ... ... ... ... ... Дегенмен, кейінгі судың қосылуында қайтадан біртұтас сұйық - бутил спиртінің судағы қаныққан ерітіндісі (ВС сызығы) ... ... ... ІІ заңы ... АВ ... ... ең кіші ... температурасына сәйкес келеді.
Сурет-7. Өзара ерігіштігі шектеулі қоспалардың (су-бутил спирті) t-х,у және у-х диаграммалары.
АВ сызығының аралығында судың 0,752 мольдік үлесі бар ... ... ... болады. [1]
2.Ректификация
Ректификация-біртекті сұйық қоспаларды құрастырушыларға толық ыдырату процесі. ... ... ... ... ... мәні t-x,y диаграммасы жәрдемімен түсіндіруге болады.
Концентрациясы Х1 бастапқы қоспа қайнау ... t1 - ге ... ... ... пен тепе - ... ... бу ( в - нүкте) ... Бу ... ... Х2 - ге тен суйық пайда болады.
Сурет-8. Ректификация процесінің t-х,у диагоналында ... ... t2 ... ... ... бу (d - ... ... болады және ол конденсацияланғанда концентрациясы Х3 сұйық алынады. Сонымен, сұйықтың булану және ... ... ... ... ... рет ... таза ТҚ - дан құралған ... ... ... болады.
Ректификация процестерін қарапайым көп сатылы қондырығыда өткізуге болады: 1 - сатыда ... ... ... 2 - ... 1-ші ... ... сұйық беріліп буланады; 3-ші сатыға 2-ші сатыда қалған сұйық беріледі және т.с.с ... ... ... ... ... бу және ЖҚ-мен байытылған сұйық алуға болады. Бірақ мұндай ... ... және ... жылу ... көп ... дистиллят пен қалдық аз мөлшерде алынады.
Сұйық қоспаларын ықшамды ... ... ... ... экономикалы тиімді. Ректификация процесі ... тепе - ... емес ... және бу фазаларының ағындарын бірнеше рет жанастыру арқылы өткізіледі. Бұл ... ... ... ... бу ТҚ- мен, ал ... ЖҚ- мен байытылады.
Ректификация процесі мерзімді және үздіксіз әрекетті ... ... ... ... вакуумда және атмосфералық қысымнан жоғары) өткізіледі.
Жоғары температурада қайнайтын ... ... ал ... ... газ ... ... ... жоғары қысымда ажыратады. [5]
2.1.Ректификациялық қондырғылардың түрлері
Мерзімді ... ... (9 - ... ... ... (1) ... Кубтың ішіне ирек құбыр орнатады. Ирек ... ... ... бу ... ... ... температурасына дейін ысытылады. Кубта пайда болған бу ... (2) ... ... беріледі. Колонна ішіне табақшалар немесе насадкалар орнатылады. Колоннаның жоғарғы жағына ... ... ... колоннада бу және сұйық фазалар арасында масса алмасу процесі өтеді: ... ... ... ... ... (ЖҚ) ... бұл кездегі бөлінген жылу флегмадағы төменгі ... ... ... (ТҚ) ... ... Бу ... бойынша жоғары көтерілген бұл процесс көп рет ... ... ... ... ТҚ мен ... дефлегматорда (3) конденсацияланады. Дефлегматордан шыққан сұйық 2 ... ... бір ... ... деп ... колоннаға қайта беріледі, ал екінші болігі - дистиллят суытқыш (4) ... ... (6) ... ... ... ... ағып ... беріледі. Сонымен, ректификация нәтижесінде қоспа құрастырушыларға толық ажыратылады: ТҚ дистиллят ... ... ... (6) ... ЖҚ ... ... ... кубта қалады.
Кубтық қалдықтың қажетті концентрациясында ... ... да, ... ... ... ... ... концентрациясын оның қайнау температурасымен ... ... ... ректификацияда концентрация уақыт бойынша өзгереді. Сондықтан, алынатын өнімнің концентрациясы тұрақты болу үшін ... ... ... ... ... аз, ал ... көп) ... флегма саны тұрақты болса, онда өнімнің концентрациясы біртіндеп ... ... ... ... ... басқарудың және есептеудің қиындығына әкеп соғады.
Мұндағы: 1-ысытқыш; 2-ректификациялық колонна; 3-дефлегматор; 4-флегма ... ... ... ... ... ректификация қондырғысы
Үздіксіз әрекетті қондырғы.(10-сурет) Бастапқыда қоспа әдетте ысытқышта(1) қайнау температурасына ... ... ... ... табақшасына беріледі.Қоректенуші табақша колоннаны екі бөлікке ... ... ... ... - ... табақшадан жоғарғы табақшаға дейін. Бұл бөлікте дефлегматорға баратын будың құрамы ТҚ-мен ... ... ... ... ... бұл бөлігін нығайтылу немесе жоғарғы бөлігі деп ... 2 ші ... ... - ... ... ең төменгі табақшаға ... Бұл ... ... ... тауысу керек. Содан оны ЖҚ-мен жетілдіру керек, яғни кубқа ... ... ... жақын сұйық берілуі керек. Сондықтан ... бұл ... ... ... ... ... деп атайды.
Колоннада төменнен жоғары қарай қайнатқыш - кубтан (4) шыққан бу ... ... - куб ... тыс ... оның төменгі жағына орналасуы мүмкін. Әр табақшада будан ЖҚ конденсацияланып, сұйықтан ТҚ ... ... ... - ... ... негізінен ЖҚ-дан құралған бу колоннадан ... ... ... ... (3) суық ... бу конденсацияланады. Бұл конденсат бөлгіште (8) 2 бөлікке - дистиллят (жоғарғы өнім) және ... ... ... ... ... ... және онда ... жанасып, ЖҚ- мен байытылады. Қайнатқыш - кубтан кубтық қалдық (төменгі ... ... (6 ) ... ... ... (5) ... ... (7) беріледі.
Мұндағы: 1-ысытқыш;2-ректификациялық колонна; 3-дефлегматор; 4-қайнатқыш; 5-суытқыш; 6-кубтық қалдықты жинағыш; 7-дистилляттыңжинағышы; 8-флегма бөлгіш
Сурет-10. Үздіксіз әрекетті ректификация қондырғысы.
Колоннаның төменгі ... ... ... ... ... бір бөлігі қайнатқыш - кубқа беріледі де, ал қалған бөлігі ... ... ... (6) ... ... ... қондырғылар өлшегіш - бақылағыш және басқару құралдарымен ... Бұл ... ... ... жұмыс істеуін автоматты ... ... және ... ... өткізу мүмкіндігі туады.[2]
2.2.Ректификациялық колоннаның материалдық балансы
Бинарлы қоспалар құрастырушыларының мольдік булану ... ... ... ... ... ... (1 кг ... шамаларына қарағанда, бір - бірімен жақындау болады. Сондықтан ректификация процесін есептеуде және ... ... ... ... ал ... ... ... үлесінде өрнектейді.
Нақты ректификация процесінің өтуіне әсерін аз тигізетін, бірақ есептеуді жеңілдететін төменгі ... ...
* ... кез ... ... қимасынан көтерілетін будың мөлшері (киломольде) тұрақты, яғни Gбу= const
* ... ... ... ... ... құрамы дистилляттың құрамына хр - ға тең яғни ур= xp ... ур - бу ... ... ... .
3. ... - кубтан көтерілетін будың ... уw, ... ... ... ағып ... сұйықтың құрамына xw - ға тең, яғни уw=xw
4. Бастапқы қоспа колоннаға қайнау температурасына дейін ... ... ... - кубқа жылу сұйық бумен беріледі.
Төмендегі ... ... - ... ... ... ... қоспаның мөлшері, кмоль/с;
GР - колоннадан алынатын дистиллят ... ... - ... ... ... ... мөлшері, кмоль/с;
Gω - колоннаға қайта берілетін флегма мөлшері, ... xp, xw - ... ... ... және кубтық қалдықтағы төменгі температурада қайнайтын құрастырушының (ТҚ) ... ... ... ... материалдық балансының теңдеулері:
А) барлық қоспа мөлшері бойынша:
GF = GW+ GР ... ... ... бойынша:
GFxF= GРxp+ GWxw ... екі ... ... GР және GW ... ал ... шамалар берілген болады.
Бастапқы қоспа және кубтық қалдық мөлшерлерінің дистиллят мөлшерлеріне қатынастарын төмендегідей белгілейміз:
GfGp=F; GwGp = ... 1 ... ... алу үшін ... баланс төмендегіше жазылады.
F= 1+W
FxF= xp + WxW = xp+(F-1) xW ... ... ... мөлшеріне қатынасы флегма саны деп аталады, яғни
R= GФ/Gp ... Gp= 1 ... ... онда R= GФ ... яғни ... саны 1кмоль дистиллят алу үшін колоннаға ... ... ... ... ... ... 1-ші шарт бойынша колоннадан ... ... ... ... болады, ол конденсацияланғанда флегма мен дистиллятқа бөлінеді, яғни Gбу= Gф+ Gp ... ... Gф= RGp онда ... ... ... ... RGp+Gp= Gp(R+1) ... ... онда ... яғни 1 ... дистиллят алу үшін колоннадан көтерілетін бу ... R+1 ... ... ... ... ... колонаның ТҚ бойынша балансын төмендегіше көрсетуге болады.
Gdy=L(-dx) ... G- ... бу ... , кмоль/с
L- төмен қарай ағатын сұйық мөлшері, кмоль/с
Минус таңба сұйықтықтағы ТҚ ның құрамы азаятындығын ... ... және ... бөліктернің жұмыс сызықтарын қорытып шығарамыз.
а) Колоннаның жоғарғы (нығайту) бөлігінде 1 моль дистиллят алу үшін ... бу ... G=R+1 , ал ... ... ... ... ... L=R болады. Онда бұл нәтижелерді (1) теңдеудің орнына қойсақ :
(R+1)dy=R(-dx) ... ... ... ... мен ең ... қимасы арасындағы будың концентрациясы y-тен yp-ға, ал ... ... ... x-қа ... ... (19) ... осы ... арасында интегралдаймыз:
yypR+1dy = xpxR-dx ... ... . ... ... ... ... ...
Жоғарыдағы екінші шарт бойынша yp = xp мәнін ... және ... y ... ... + xpR+1 ... ... ... ... ... ... жұмыс сызығының теңдеуі (22) теңдеуде көрсетілген. Мұнда A=RR+1=tgα жұмыс сызығының абцисса өсіне ... ... ... B=xpR+1 -- ... ... ордината өсінен кесетін кесіндесі. (11-сурет)
б) колоннаның төменгі (жетілдіру) бөлігінде 1 моль дистиллят алу үшін көтерілетін бу ... G=R+1, ал ... ... ... ... мөлшері L=R+F болады. Бұл мәндерді (1) теңдеуге қоямыз :
(R+1)dy=(R+F)(-dx) ... ... ... мен ең ... ... арасында будың концентрациясы yw-дан y-ке дейін, ал сұйықтықтың концентрациясы x-тен xw-ға дейін өзгереді. (11-сурет) (24) теңдеуді осы концентрациялар арасында интегралдаймыз:
ywyR+1dy = ... ... ... шарт ... yw= xw ... қойып, теңдеуді y арқылы шешеміз:
y=R+FR+1 + 1-FR+1xw ... ... ... ... ... бөлігінің жұмыс сызығы (27) - ... ... ... ... ... - жұмыс сызығының абсцисса өсіне көлбеу бұршының тангенсі, ал ... - ... ... ... өсін ... ... [1]
2.4.Ректификациялық колоннаның жылу балансы
Үздіксіз әрекетті ректификациялық колонна (12-сурет) үшін төмендегіні жазамыз.
Кіретін ... ... ... жылу тасмалдағышпен .................................Qқай
* бастапқы қоспамен........................................................................QF=GF.LF
* флегмамен......................................................................................QФ=GФ.LФ
Шығатын жылу:
* колоннадан дефлегматорға берілетін бумен.................................Qбу=Gбу.I
* кубтық қалдықпен............................................................................Qw=Qw.Iw
* ... ... жылу ... I, LF, LФ, Iw ... ... ... бастапқы қоспаның,
флегманың және кубтық қалдықтың энтальпиялары.
Сонымен жылу балансы:
Qқай+ QF+ QФ= Gбу+ Qw+ Qш ... ... және ... , ... және GФ=R GP ... ... ... GP+GW)LF+RLФGP=GP(R+1)I+GWIW+ Qш ... ... ... ... берілетін жылу мөлшерін анықтаймыз:
Qқай=GP(I+IF)+GPR(I-IФ)+GW(Iw-IF)+ Qш ... ... 2- ... куб; ... ... ... ... колоннаның жылу балансы.
Жоғарыдағы теңдеудегі қайнатқышқа берілген жылу дистилляты булатуға GP(I+IF), ... ... ... кубтық қалдықты қайнату температурасына дейін ысытуға GW(Iw-IF) және қоршаған ортаға шығындалатын жылудың орнын толтыруға жұмсалады. Флегма дефлегматордан колоннаға қайнау ... ... яғни ... мұнда rф-флегманың булану жылуы.[4]
2.5.Экстрактивтік ректификация
Қайнау температуралары бір-біріне жақын құрастырушылардан құралған қоспаларды ректификациямен ажырату өте қиын. Мұндай ... y- x ... тепе ... ... ... өте жақын орналасады,сондықтан колоннаның қажетті табақшалар саны өте көп ... ... ... ... үшін ... - ... құрастырушыны (агентті) енгізеді. Бұл құрастырушы негізгі құрастырушылардың ұшқыштығын көбейтеді. Оның ұшқыштығы негізгі құрастырушыларға қарағанда төмен болу керек және ол ... ... ... ... (ЖҚ) ... еруі ... ... н - бутан (tқай=0,3 oC) және псевдобутиленнен (tқай =0,5 oC ) құралған қоспаларға ацетон ( tқай =56 oC ) ... ... ... ... н - ... ерітпейді.
Мұндағы:1,2-колонналар
Сурет-13. Экстрактивті ректификация қондырғысы.
Ажыратушы құрастырушы арқылы сұйық қоспаларды ажырату экстрактивтік ректификация деп ... және оның ... ... 13-суретте көрсетілген қондырғы екі ректификациялық колоннадан құралған. Бірінші колоннаға А және В дан ... ... ... ... ... ... ... ажыратушы құрастырушы беріледі. В құрастырушы С да жақсы ериді, ал А мен В бір ... ... ... шектелген).Сұйық және бу фазадан В құрастырушыны С ертіп алады да кубтық қалдық ... ал ... А ... ... ... В+С ... ... колоннаға ажыратылады.(В - дистиллят , ал С - ... ). ... С ... ... ... ... ... А+В азеотроптық қоспаға үшінші құрастырушы С - ны қосады. С бастапқы қоспаның құрастырушыларының ( А немесе В) ... ең аз ... ... жаңа ... қоспаны құрайды. Бұл жаңа қоспа колоннадан дистиллят , ал басқа ... таза ... ... ... ... 14 - ... ... ректификация қондырғысының тәсілі көрсетілген. Бұл жағдайда жаңадан пайда болған азеотроптық ... ... ... ... (В және С) ... ... Сондықтан дистиллят (В және С) суытылған соң тұндырғышта (3) ажыратыладыда, С ... ... ... ... А колоннаның төменгі жағын алады (кубтық қалдық).
Мұндағы: 1-колонна; 2-дефлегматор; 3-тұндырғыш
Сурет-14. Азеотропты ректификация қондырғысы
Азеотроптық ректификацияны қолдануға мысал ретінде этил ... - су ... ... ... 78 oC) ... ... ... болады. Ажыратып құрастырушы ретінде бензолды алады. Бензол сумен жаңа азеотроптық қоспа құрайды(қайнау ... 64,8 oC). ... ... ... - сусыз этил спирті.[1]
2.7.Төменгі температуралы ректификация.
Сұйытылған газ қоспаларын ректификациямен ажыратуды өте ... ... , ... ... жұмыс істейтін аппараттарда өткізеді.
Мысал ретінде сұйық ауаны ректификациямен ажыратудың екі колонналы ... (15- ... ... Сутылған және сығылған ауа ирек құбыр (1) ... өтіп , ... ... жылу ... (2) ... ... ... Ирек құбырдан шыққан ауа вентилге (3) беріледі де , онда 0,6 МПА ... ... ... ... ... төменгі коллоннаға (4) беріледі. Ректификация нәтіижесінде төменгі калоннадағы кубта (2) оттегімен 40-60% - ке байытылған сұйық , осы ... ... ... ... 95 % азот бар бу ... ... құбыр; 2-куб; 3,6,9- вентилдер; 4-төменгі колонна; 5-қалта; 7-конденсатор; 8-жоғарғы колонна
Сурет-15. Ауаны ... екі ... ... тәсімі
Азоттың булары конденсатордың (2) құбырларында конденсацияланады. Конденсатордың құбырлар арасындағы кеңістігінде оттегі буланады. Конденсаторда алынған азоттың флегмасының бір бөлігі төменгі колоннаға ағып ... де , ... ... (5) жиналады. Жоғарғы колоннада (8) төменгі колоннаның кубына жиналған сұйықтың ректификациясы өтеді. Бұл сұйық жоғарғы колоннаға вентиль (6) ... , ал ең ... ... (5) ... азоттың флегмасы вентиль (9) арқылы беріледі.Жоғарғы колоннадағы қысым 0,14+16 МПа тең. ... ... ... ... оны үстіңгі жағынан таза газ тәрізді азот алынады , ал кубында таза оттегі жиналып , оның бір белгі сұйық ... ... , бір ... буланады ( конденсатор құбырындағы азоттың конденсациялануынан ) да , газ күиіне шығарылады.
Мұндай екі колонналы ... ... 99,9 % ... , және 98% азот ... алынады. [1]
2.8.Ректификациялық аппараттың түрлері.
Ректификациялық қондырғыларда негізінен екі түрлі аппараттар қолданылады: а) табақшалы ә) ... және ... ... ... ішкі ... (табақшалылар , насадкалы денелер т.б жағынан) ... ... (XI- ... ... абсорбелерге қарағанда ректификациялық аппараттар жылу алмастырғыштармен (куб , дефлегматор) жабдықталған. Сонымен қатар қоршаған ортаға жылу шығыны аз ... үшін жылу ... ... ... немесе куб колоннаның төменгі жағындағы сұйықтың бір бөлігін қайнатып буға айналдыру үшін және осы буды колоннаның астыңғы ... ... ... ең ... табақшаның астына) беру үшін арналған . Оның жылу беті колоннаның төменгі жағына орнатылған қаптама ... жылу ... ... ... . Жөндеу және алмастыру оңай болу үшін ... ... ... ... ... ... ... жылуалмастырғыш болып, оның құбырлар арасындағы кеңістігінен конденсацияланатын бу, құбырлар ішінен суытатын сұйық (су) өтеді.
Будың тек бір бөлігі ғана ... онда ... ... ... жоғары жағына немесе колоннадан тыс орнатады. Бұл жағдайда флегманы дефлегматордың төменгі жағынан гидравликалық қақпа ... ... ... ... береді, яғни 10-суретте көрсетілген флегма бөлгіштердің қажеті болмайды.
Егер бу толық конденсацияланса, онда дефлегматорды колоннаның жоғары жағына немесе одан төмен ... (1) ... (3) ... ... және ... ... ... төмендейді.
Табақшалы(барботажды)колонналар ректификацияға жиі қолданылады. Мұндай аппараттар үлкен өнімділікті және бу мен сұйық көлемдері үлкен аралықта өзгеретін қондырғыларда қолданылады. ... ... ... (11-тарау) гидравликалық кедергісі үлкен, дегенмен бұл кемшіліктің ... ... ... емес. Себебі ректификациядағы гидравликалық кедергінің үлкеюі тек қайнатқыштағы қысымның, яғни ... ... ... ғана ... Дегенмен, вакуумдағы ректификация үшін гидравликалық кедергі аз болуы мүмкін.
Насадкалы колонналардың гидравликалық кедергілерінің аздығынан вакуумда ректификацияда маңызы күшті. ... ... ... ... ... аз ... қолданады. Өндірісте көбінесе Рашиг, Палль сақиналары, Берльері және басқа насадкалар қолданылады.
Үлкен диаметрлі колонналарда насадка бойымен сұйық ... ... ... ... ... ректификациялық колонналардың диаметрі әдетте 0,8-1,0 м-ден аспайды.
Қабықшалы колонналар ысытқанда термиялық беріктігі аз ... ... ... және ... және т.б. ... синтездің өнімдері) қоспаларды вакуумда ректификациялау үшін қолданылады.
Мұндай аппараттардың қатарына диаметрі 6/20 мм көп тік ... ... ... ... ... ... ... құралған ретті насадкалы және роторлы- қабықшалы аппараттар жатады.[3]
Сурет-16. Қарапайым табақшалы колоннаның ... ... ... ... ... ... ... көрсетілген. Шикізат реакция процесі арқылы екі фракцияға бөлінген, белгілі бір ... ... ... ... бу немесе бу қоспасы және сұйықтық түрінде ортаңғы бөлігіне беріледі. Шикізат беру аймағында және оның ... ... ... онда ... ... ... қамтамасыз етіледі және тарелкалар бойымен төменнен жоғары қарай және сұйықтық оның үстінен өтеді. Қарапайым ... ... ... ... ол ... деп ... ... 2 компоненттен тұрады. Бұл компоненттер бір бірімен қайнау температуралары бойынша ерекшеленеді. Бұл екі компонентті бөлу үшін ... ... ... ... ... табылады.
2.9.Ректификациялық аппараттарды есептеу.
Жоғарыда ректификация процесті өткізуге арналған ... ... ... ... газ (бу) және ... ... ... құрылымының түріне сәйкес есептеледі.
Ректификациялық аппараттарды есептеуде бастапқы қоспадағы, дистиллят пен ... ... пен ... ... ... концентрациясы және бастапқы қоспаның мөлшері берілген. Материалдық баланс ... ... ... пен ... ... ... анықталады. Флегманың нақты саны (Rопт) бойынша аппараттың ішіндегі бу және сұйық ағындардың мөлшерлері анықталады.
Насадкалы және табақшалы колонналардың есептеу тәсілдері бірдей ... ... ... істеуі насадкалы және қабықшалы колонналарға қарағанда өзгеше болғандықтан, оларды есептеуді бөлек қарастырамыз. ... ... ... гидравликалық кедергісі төмендегі үш кедергінің қосындысына тең:
∆Р=∆Рқ.т +∆Рδ+∆Рг.с ... ... ... ... ... ∆Рδ- ... ... керілу күшінің салдарынан болатын кедергі; ∆Рг.с- табақша бетіндегі газды- сұйықты қабаттың кедергісі.
∆Рқ.т мәні төмендегі формуламен анықталады:
∆Рқ.т ... 2 ... ωг=ω/ Fe - ... ... ... ... Fe - ... еркін қимасының ауданы, φ- кедергі коэфициенті, табақшаның түріне байланысты болады. Сұйықтың ілесіп кетуін азайту үшін ... ... ... ... сұйық ұстайтын құрылғы ( мысалы, насадка қабаты, металл торлар және т.б.)орнатылады.
Фазалардың жанасу бетін ... ... ... ... ... тең деп ... Бұл ... фазалардың меншікті жанасу беті (а, м2 /м3) ... ... ... /d ор ... ε- барботажды (көбікті) қабаттың газбен толтырылуы, м2 /м3; dор - ... ... ... ... ... м. ... ... бірлігіндегі жанасу беті ds - төмендегіше анықталады:
аs=δεhг.с /d ор ... ... ... ... ... қабылданған жалған жылдамдығы ω бойынша (29) - теңдеуден анықтайды. ω0-дің мәнін табақшалардың түріне байланысты есептеледі:
а ) тор тесікті табақша ... 0= 0,05ρ хρу ... ρ х және ρ у - ... және ... ... ... табақша үшін:
ω 01,65=G/ST· 2g/φρy ... G- ... ... кг;ST- клапан астындағы тесіктің ауданы,м3; φ=3- кедергі коэффициенті.
б) қақпақшалы табақша үшін:
ω 0= 0,0155/dқ2/3ρхρу·h ... ... ... табақша үшін:
у=Be-4x , ... x= ... ρx) ... gdэFе2· ρ у /ρх·(μ х /μ у)[0.16] ... ωс - ... ... ... м/с; dэ - ... ... немесе саңылауының эквивалентті диаметрі, м; Fе- табақшаның еркін қимасының үлесі, м2/м2; μ х ,μ у - сұйықтың және ... 200С - тағы ... ... ... (H) ... үщін алдымен табақшалардың нақты санын анықтайды. Табақшаның санын олардың жалпы ... (F) бір ... ... (ST) бөліп табуға да болады, яғни:
n=F/ST ... ... ... масса алмасуда бір фазадан екінші фазаға өткен ... ... кг/с; ... ... ... ... - табақшаның аудан бірлігіндегі газды және сұйық фазадағы маса өту коэффициенттері, кг/м2·с.
kyST=11βуst+1/βxst , kхST=11βxst+m/βyst ... β x ST ,βy ST - ... ... ... ... газды және фазалардағы масса беру коэффициенттері. Бұлардың мәнін төмендегі формулалардананықтауға болады:
β x ST= 6,24·105Dx0.5 ... h0 (μ/μx +μy)0.5 ... y ST= ... ... h0 (μ/μ x +μy)0.5 ... ... және ... ... ... ... м2/с; U - ... тығыздығы, м3/м2 ; μx-табақшадағы сұйықтың тұтқырлығы, мПа·с.
Барботажды табақшалар үшін төмендегше анықтайды:
ε=Fr/1+Fr, ... Fr=ω 02/ gh0- Фруд ... ... үшін h0 - дің ... ... ωсρу+ 2,46q ... hқ - ... ... ... м; ... сұйықтану тығыздығы,м3/м·с; q=L/b, L-сұйықтың көлемдік мөлшері, м3/с, b-құйылатын бөгеттің ені, м.
Тор тесікті және клапанды табақшалар үшін h0 ... hқ0,36 ω0 ... ... ... - ... тұтқырлығы, мПа.с; δx,δcy- сұйықтың және судың беттік керілуі, мН/с.
Сонымен, табақшалардың нақты санын анықтаған соң аппараттың биіктігін төмендегі формуламен есептейді.
Н=(n-1)hT +hж+hT ... ... - ... ... ... биіктігі; hT - табақшалар арасындағы қашықтық, hж- жоғарғы табақшадан аппараттың қақпағына дейінгі қашықтық, hT- төменгі табақшадан аппараттың ... ... ... ... ... бір-бірінде өзара еритін (мысалы, этил спирт- су, бензол- толуол) немесе бірі ... ... ... (мысалы, ацетон- су, фенол-су) сұйықтықтарды бөлу үшін қолданылады.
Ректификация химиялық және мұнай өңдеу өндірістерінде ... ... кең ... ие. Бұл ... мұнай өнімдерін, органикалық синтез өнімдерін, қышқылдар мен сұйытылған газдарды бөлу үшін ... ... ... ... ... ... ... құрамына тек екі зат кіретін екікомпонентті қоспаларды да бөледі. Яғни, компоненттердің ... ... үшін ... ... ... процесі қолданады. Сонымен, ректификация- будың конденсациялануы салдарынан сұйықтық пен бу қоспаларының қарама- қарсы ағысты әсерлесуі нәтижесінде біртекті қоспаларды құрам бөліктеріне бөлу ... ... ... ... ... жоғары қарай қозғалған бу төмен қарай қозғалған сұйықтықпен түйісіп, будың жартылай конденсациялануы мен сұйықтықтың жартылай ... ... ... ... бу ... жоғары температурада қайнайтын компонент, ал сұйықтықтан төменгі температурада қайнайтын компонент бөлінеді. Нәтижесінде ... ... ... ... ... температурада қайнайтын компонентпен, ал бу төменгі температурада қайнайтын компонентпен байытылады. ... ... ... ... ... ... ... бу конденсацияланып,ректификат түрінде бөлінеді. Ректификаттың бір бөлігі ... ... ... ... жіберіледі. Бұл бөлік флегма деп аталады. Бағананың төменгі бөлігінен жоғары температурада қайнайтын сұйықтық бөлініп шығады. Ол куб қалдығы деп аталады. ... ... ... Ахбердиев.Ә. Молдабеков . М. Химиялық технологияның негізгі ... мен ... ... РБК, 1993.(66-105 бет)
* Касаткин А.Г.Основные процессы и аппараты ... ... ... Ю.Н ... процессов химической технологии- Москва , 1992г
* Кривошеев Н.П . Основы процессов химической технологии-Минск.:Вышэйшая ... ... ... Ж.Т. Химиялық технологияның негізгі процесстері мен аппараттары.-Алматы.: Қазақ университеті,2007.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 17 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Ректификация10 бет
Күн жүйесі эволюциясы3 бет
Көмірді гидрогендеу процесінің термодинамикалық, кинетикалық сипаттамалары36 бет
Мұнаймен ластанған топырақты зерттеу әдістері19 бет
Сұйықтардың механикасының элементтері5 бет
Термодинамика – биофизикалық ілім8 бет
Термодинамикалық температураның нолге жетпеу принципі4 бет
Ашық және жабық жүйелер5 бет
Жүйе туралы ұғым3 бет
Жүйе туралы ұғым,түрлері мен элементтері,ашық және жабық жүйелер3 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь