5. Расчёт противоточной экстракции по ∆-ой диаграмме
Чтобы получить рафинатный и экстрактный р-ры требуемого качества при высоком выходе рафинатного р-ра применяют процесс противоточной экстракции.
Для расчета противоточной экстракции должны быть заданы бинодальная кривая с конодами, состав исходного сырья ((∙)F),и состав конечного рафината R3 и (или) экстракта S1. Все остальные величины могут быть определены расчетом.
Уравнения материального баланса для каждой ступени экстракции:
1
ступень
,
откуда
2 ступень откуда
3 ступень откуда
Из приведенных уравнений следует, что
Ур-ние (1) хар-ет пучок прямых, проходящих через (∙) каждой пары встречных потоков S1 и F, S2.и R1, S3 и R2, L и R3 и пересекающихся в (∙)М. Эти линии являются рабочими.
Расход
растворителя gL
в
этом случае определяется координатами
(∙)N:
Пусть
задан расход растворителя:
К
ол-во
конечных рафинатного и экстрактного
р-ров:
и
Выходы
рафината и экстракта:
и
6 . Расчёт противоточной экстракции по диаграмме X-y
Рi - потоки рафинатов (без учета массы р-ля), уi — конц-ции извлекаемого комп-та.
Li - потоки р-ля, а через хi — конц-ции извлекаемого комп-та
Мат. баланс по извлекаемому компоненту для аппарата в целом:
Если конц-ции х и у выразить относительно входящих потоков:
и
Из
ур-ния (1) →:
или
(2)
Ур-ние (2) позволяет определить удельный расход р-ля в зав-ти от конц-ции извлекаемого комп-та в потоках входящих и покидающих аппарат.
На диаграмме X-Y наклон рабочей линии определяется удельным расходом растворителя LN+1/P0. На диаграммeу X-Y необходимо нанести также равновесную кривую ОС, отвечающую определенной температуре экстракции.
7. Физическая сущность абсорбции. Уравнение Генри
Абсорбция — пр-с избирательного погл-ия комп-тов газовой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Пр-с абсорбции происходит в том случае, когда парц Р извлекаемого комп-та в газовой смеси выше, чем в жидком абсорбенте, вступающем в контакт с этим газом, т.е. для протекания абсорбции необходимо, чтобы газ и абсорбент не находились в состоянии равновесия. Различие в парц Р извлекаемого комп-та в газе и жид-ти является той движущей силой, под действием к-ой происходит поглощение (абсорбция) данного комп-та жидкой фазой из газовой фазы. Чем больше эта движущая сила, тем интенсивнее переходит этот компонент из газовой фазы в жидкую.
Виды абсорбции: физ., при к-ой извлечение комп-тов из газа происходит благодаря их раств-ти в абсорбентах и хим (хемосорбцию), основанную на хим-ом вз-ии извлекаемых комп-тов с активной частью абсорбента. Скорость физ. абсорбции определяется диффузионным пр-сом, скорость хемосорбции зависит от скорости диффузии и химической реакции.
Погл-е комп-ов газовой смеси при абсорбции сопровождается выделением тепла. Процесс абсорбции обратимый, поэтому он используется не только для получения р-ров газов в ж-тях, но и для разделения газовых смесей. При этом после поглощения одного или нескольких комп-ов газа из газовой смеси необходимо произвести выделение из абсорбента поглощенных компонентов т.е. десорбцию.
При выборе абсорбента учитывают состав разделяемого газа, давление и температуру процесса, производительность установки. Выбор абсорбента определяется также его селективностью, поглотительной способностью, коррозионной активностью, стоимостью, токсичностью и другими факторами.
В нефтяной и газовой пром-ти пр-с абсорбции прим-ся для разделения, осушки и очистки УВ газов. Из природных и попутных нефтяных газов путем абсорбции извлекают этан, пропан, бутан и компоненты бензина; абсорбцию применяют для очистки природных газов от кислых компонентов — Н2S, исп-го для производства серы, диоксида углерода, серооксида углерода, сероуглерода, тиолов (меркаптанов) и; с помощью абсорбции также разделяют газы пиролиза и кат.крекинга и осущ-ют санитарную очистку газов от вредных прим. В качестве абсорбентов при разделении УВ газов используют бензиновые или керосиновые фракции, а в последние годы и газовый конденсат, при осушке — диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ). Для абсорбционной очистки газов от кислых комп-ов применяют N-метил-2-пирролидон, гликоли, пропиленкарбонат, трибутилфосфат, метанол; в качестве хим. поглотителя используются моно- и диэтаноламины. В отличие от ректификации пр-с абсорбции протекает в основном однонаправленно. В случае абсорбции многокомпонентной газовой смеси на некоторой ее стадии отдельные комп-ты могут вытесняться другими поглощаемыми комп-тами. В рез-те наряду с пр-сом абсорбции будет протекать пр-с частичной десорбции некоторых комп-ов, что приведет к распределению комп-ов между газовой и жидкой фазами, обусловленному обоими указанными процессами.
Закон Генри справедлив для разбавленных растворов и формулируется следующим образом: парциальное давление компонента прямо пропорционально его мольной концентрации, т.е.
pi = Ki хi'.