5 Получение дистиллята высокого качества
5. 1 Пути попадания примесей в дистиллят
К основным параметрам ОУ относят:
качество дистиллята – Sдмг/л,
производительность G2 кг/ч (тн/сут),
показатель (критерий) экономичности – μ (Е).
Качество дистиллята оценивают по количеству примесей в нем в виде минеральных солей, органических соединений и продуктов их перегонки – газов.
Процесс дистилляции, основан
на существенный разности температуры
кипения
чистой
воды и температуры возгонки (сублимации)
содержащихся в ней примесей:
.
Однако разделение природной воды на 2 фазы никогда не происходит полностью, т.к. вместе с паром из кипящего рассола уносятся примеси.
О
ни
попадают в дистиллят:
Капельный унос
(с капельной влагой вторичного пара)
Молекулярный унос
(результат массобмена на границе раздела фаз)
Капельный унос cвязан с тем, что в паровое пространство испарителя попадает множество мелких капель рассола. Капли образуются в результате разрушения оболочек парогазовых пузырьков (рис.13) в момент их выхода из кипящего рассола. Эти капли размером 20-25 мкм легко подхватываются восходящим потоком вторичного пара и уносятся из испарителя.
Оболочка парового пузырька
Разрушение оболочки пузырька и
образование транспортируемой влаги
В
падина
с неустойчивой струей
Крупно-капельная
влага
Рисунок 13 – Схема каплеобразования на поверхности воды
После выхода пузырька образуется впадина, в которую устремляется жидкость. Образуется неустойчивая струя, которая распадается на несколько крупных капель Ø ≈ 1 мм. Они поднимаются на 700-800 мм и, израсходовав запас кинетической энергии, падают в водяной объем.
Т.к. морская вода вспениваемая жидкость, то над поверхностью кипящего рассола образуется слой пены. И в транспортируемой влаге оказываются мелкие капли верхнего слоя пены.
При одинаковом солесодержании капелек и рассола в испарителе в 1-м приближении солесодержание вторичного пара ~ влажности пара
(3.1)
w –влажность вторичного парав %;
Sp – общее солесодержание рассола, мг/л.
Приведенное уравнение
используют в расчетах, когда требуемое
солесодержание дистиллята
8-10 мг/л.
При получении дистиллята более высокого качества (w<0,01 %) надо учесть и молекулярный унос, а при испарении вспенивающейся воды - еще и избирательный унос. Под избирательным уносом понимают такой унос, при котором солесодержание влаги вторичного пара не соответствует солесодержанию рассола.
С учетом избирательности капельного уноса количество примесей, уносимое с влагой вторичного пара:
, (3.2)
где
- коэффициент избирательного уноса х-го
вещества,
=
0,7…1,15 (для насыщенных водных растворов
=
1);
- концентрация х-го вещества в рассоле,
мг/л.
Чтобы солесодержание вторичного пара не превышало 6…7 мг/л при солесодержании рассола в испарителе 60000..70000 мг/л и = 1, влажность вторичного пара должна быть не более 0,01 %.
Молекулярный унос (результат
массообмена на границе раздела фаз)
учитывают коэффициентом молекулярного
уноса
:
,
(3.3)
Когда влажность вторичного пара w = 0,0001 % молекулярный унос соизмерим с капельным. В этом случае дистиллят будет более высокого качества. Чем выше сухость вторичного пара, тем большее значения приобретают 2 и 3-й члены в уравнении (3.3).