partsial
bosimi - Haydash va rektifikatsiya jarayonlarining nazariy

partsial
bosimi,
uning
o`sha
temperaturada to`yingan bug‘ bosimiga teng.
Aralashmaning qaynash temperaturasi
t
ar
suyuq aralashmaning
tarkibiga bog‘liq emas (5.32-rasm
avd
chiziq).
Aralashmaning
qaynash
temperaturasi
har
doim
toza
komponentlar qaynash temperaturalaridan pats bo`ladi.
Tabiatda bir - birida absolyut erimaydigan moddalar kamdan-kam
uchraydi. Agar, qisman eriydigan suyuqlik aralashmalarida qaynash
temperaturasi
ats
yoki
dts
chizig‘i bo`ylab eritmaning asosiy
komponentining qaynash temperaturasigacha o`zgaradi.
Bug‘ning kondensatsiyalanish temperaturasi s
b
va
eb
chiziqlari
bo`ylab o`zgaradi. Diagrammadagi
b
nuqtada
u
0
= R
a
/R
= tsonts
tarkibli bug‘ kondensatsiyalanadi.
Oddiy haydash
Suyuqlik aralashmalarini bir marotaba qisman bug‘latish yo`li bilan
ajratish jarayoni
oddiy haydash
deb nomlanadi. Oddiy haydash
5.32-rasm. Qisman eriydigan
aralashmalarning
fazaviy diagrammalari.
jarayonini eritma komponentlari uchuvchanligi orasidagi farq katta
bo`lgan hollardagina qo`llash maqsadga muvofiq va yuqori samara
beradi.
Oddiy haydash quyidagi usullarda amalga oshiriladi: fraktsiyali
haydash; deflegmatsiya bilan haydash; suv bug‘i bilan haydash;
molekulyar haydash.
Fraksiyali haydash Bu usul haydash kubidagi eritmani atsa-sekin
bug‘latish yo`li bilan olib boriladigan ajratish jarayonidir (5.33-rasm).
Jarayon davomida hosil bulayotgan bug‘ kondensator 2 ga
uzatiladi va u erda kondensatsiyalanib, ditsillyat holatida yig‘gich 3 ga
yuboriladi. Jarayon tugagandan so`ng, kub 1 dagi kub qoldig‘i chiqarib
tashlanadi. Kub 1 to`yingan suv bug‘i yoki tutun gazlari bilan qizdiriladi.
Eritmani haydash jarayonida kub qoldig‘ida engil uchuvchan
komponent miqdori va ditsillyat tarkibidagi miqdori maksimal
qiymatdan minimalgacha kamayadi. Shuning uchun, har xil tarkibli
ditsillyat fraktsiyalari turli yig‘gichlarga ajratib olinadi. har xil tarkibli
maHsulot olishga mo`ljallangan eritmalarni ajratib olish usuli
fraksiyali
haydash
deb nomlanadi.
Oddiy haydash davrida hosil bulayotgan bug‘ kubdan chiqarib
olinadi va har bir onda kubda qolgan eritma bilan muvozanatda bo`ladi.
Bu usulda haydash atmosfera yoki vakuum otsida olib boriladi.
Vakuum otsida haydash usuli issiqlikka chidamsiz eritmalarni ajratish
imkoniyatini yaratadi, chunki bu usulda qaynash temperaturasi
pasayadi. Shuning uchun ham bu usulda haydash davrida pats
temperaturali suv bug‘laridan foydalaniladi.
Ditsillyatning o`rtacha tarkibi moddiy balans tenglamasidan
aniqlanadi:
dyp
W
f
x
W
F
Wx
Fx
bundan
W
F
Wx
Fx
x
w
f
dyp
bu erda
F
- boshlang‘ich eritma miqdori;
x
f
- boshlang‘ich eritma
kontsentratsiyasi;
W
- kub qoldig‘i miqdori;
x
w
- kub qoldig‘i
kontsentratsiyasi.
Deflegmatsiya bilan haydash
.
Bu usul eritmalarni ajratish darajasini ko`tarish uchun qo`llaniladi
(5.34-rasm).
Bu usulda, kub 1 da hosil bo`lgan bug‘lar deflegmator 2 ga uzatiladi
va u erda qisman kondensatsiyalanadi. Qisman kondensatsiyalanish
davrida qiyin uchuvchan komponent miqdori ko`p bo`lgan flegma hosil
bo`ladi va qaytadan kubga tushiriladi. Kub 1 ga tushish vaqtida
ko`tarilayotgan bug‘lar bilan o`zaro ta’sirida buladi.
Yengil uchuvchan komponent miqdori yuqori bo`lgan bug‘lar
kondensatorga yo`naltiriladi. Kondensatsiyalanish natijasida hosil
bo`lgan
ditsillyat
yig‘gich
4
ga
tushadi.
Kub
qoldig‘ining
kontsentratsiyasi o`rnatilgan
x
qiymatiga etganda so`ng, kubdan
chiqarib yuboriladi.
Suv bug‘i bilan haydash.
Eritmalar qaynash temperaturasini
pasaytirish uchun jarayonni vakuum otsida tashkil etish usuli oldindan
ma’lum edi. Lekin, eritmalarni suv bug‘i bilan haydash usulida ham
qaynash temperaturasini pasaytirish mumkin.
Ayniqsa, bu usul
qaynash temperaturasi 100°S dan ortiq bo`lgan va komponentlari
suvda erimaydigan eritmalar uchun juda qo`l keladi. Shuning uchun,
eritma komponentlari suvda erimasa, unda haydash kubiga qo`shimcha
komponent sifatida suv bug‘i yuboriladi.
5.35-rasmda suv bug‘i bilan oddiy haydash davrida qaynash
temperaturasini aniqlash diagrammasi keltirilgan. Bu diagrammada
qaynash temperaturasiga suv bug‘ining elatsiklik egri chizig‘i bilan turli
suyuqliklar elatsiklik egri chiziqlari kesishgan nuqtasi to`g‘ri keladi.
Grafikdan ko`rinib turibdiki, atmosfera bosimida benzolni suv bilan
haydash paytida jarayon temperaturasi 69,5°S, bosim
r
= 0,0395 MPa
da 46°S atrofida, bosim
r
= 0,1MPa da toluol uchun esa - 85°S.
5.36-rasmda aralashmalarni suv bug‘i bilan haydash qurilmasining
sxemasi keltirilgan.
Boshlang‘ich eritma kub 1 ga yuklanadi va uning g‘ilofiga suv bug‘i
yuboriladi. So`ng, kub ichidagi eritmaga barboter orqali kuchli suv bug‘i
haydaladi. Eritmaning qaynash paytida hosil bo`lgan bug‘lar
kondensator 2 ga uzatiladi va undan keyin separator 3 da kondensat
ajratiladi. Separatordan suv chiqariladi, suvda erimaydigan engil
uchuvchan komponent esa maxsus idishga yig‘iladi. Odatda bu usul
muvozanat bo`lmagan sharoitlarda amalga oshiriladi.
Molekulyar haydash. Bu usul yuqori temperaturada qaynaydigan
va issiqlikka chidamsiz eritmalarni ajratish uchun qo`llaniladi.
Ushbu jarayon o`ta pats vakuumda, yani bosim 1,31...0,131Pa
bo`lgan oralikda olib boriladi.
Molekulyar haydash eritmani tashqi yuzasidan bug‘latish orqali
amalga oshiriladi. Jarayon bir - biriga yaqin o`rnatilgan bug‘latish va
kondensatsiyalash yuzalarida ro`y beradi. Shuni aloHida ta’kidlash
kerakki, ular orasidagi masofa odatda 20...30 mm, yani molekulalarning
erkin harakati uzunligidan kam bo`lishi kerak. Bunday holatda issiq
yuzadan ko`tarilayotgan engil uchuvchan komponent molekulalari
sovuq yuzaga urilishi bilan kondensatsiyalanadi. Bug‘lanish
va
kondensatsiyalanish yuzalari o`rtasidagi temperaturalar farqi 100°S
atrofida.
5.37-rasmda molekulyar
haydash qurilmasining sxemasi
keltirilgan.
Boshlang‘ich eritma qurilmaga truba 2 orqali rotor 1 ning tubiga
uzatiladi. Rotordagi eritma markazdan qochma kuch tasirida konus
yuzasi bo`ylab yupqa qatlam holida tarqaladi. Bug‘lanish yuzasidan
ajralib chiqkan molekulalar kondensatsiyalanish yuzasiga qarab
yunaladi.
Uchuvchanligi past komponent bug‘lari kondensator 4 yuzalarida
kondensatsiyalansa, uchuvchanligi yuqori komponent bug‘lari esa
kondensator 5 yuzasida kondensatsiyalanadi. Birinchi fraktsiya
kondensator 4 dan taglik 8 ga, ikkinchisi esa zmeevikda
kondensatsiyalanib taglik 7 ga oqib tushadi. Eritmaning bug‘lanmagan
qismi esa markazdan qochma kuch tasirida rotor chetidan tarmoqli nov
10 ga toshib o`tadi va qurilmadan chiqarib yuboriladi. Ajratib olingan
ditsillyat, taglik 8 chekkasidagi sektsiya orqali halqasimon yig‘gichga,
taglik 7 dan esa markaziy sektsiya orqali chiqarib olinadi.
Rektifikatsiya haqida umumiy tushunchalar.
Suyuqlik aralashmalarini tashkil etuvchi komponentlarga bir necha
marta qisman bug‘latish va bug‘larni kondensatsiyalash natijasida
ajratishga rektifikatsiya deyiladi.
Odatda, eritmalarni to`la ajratishni faqat rektifikatsiya usuli
ta’minlaydi. Bu jarayon nasadkali yoki tarelkali kolonnalarda o`tkaziladi.
Kolonnada bug‘ va eritma qarama - qarshi yo`nalishda harakatlantiriladi
va har bir to`qnashish moslamasida bug‘ kondensatsiyalansa, eritma
esa bug‘ning kondensatsiyalanish issiqligi hisobiga qisman bug‘lanadi.
Shunday qilib, bug‘ engil uchuvchan komponent bilan, kolonnadan
patsga oqib tushayotgan suyuqlik esa - qiyin uchuvchan komponent
bilan boyitiladi. Bug‘ va eritmaning ko`p marta to`qnashishi hisobiga
ditsillyat butunlay engil uchuvchan, kub qoldig‘i esa - qiyin uchuvchan
komponentdan tarkib topgan bo`ladi.
Rektifikatsiya jarayonini hisoblashda quyidagi tahminlar qabul
qilinadi:
a) 1
kmol bug‘ kondensatsiyalanish davrida 1 kmol suyuqlik
bug‘lanadi. Demak, rektifikatsion kolonnaning itsalgan ko`ndalang
kesimida harakatlanayotgan bug‘ning miqdori bir xildir;
b) deflegmatorda kondensatsiyalanayotgan bug‘ning tarkibi
o`zgarmaydi. Demak, rektifikatsion kolonnadan chiqib ketayotgan
bug‘ning tarkibi ditsillyatnikiga teng (
u
d
= x
d
) bo`ladi;
v) eritma bug‘lanishi davrida uning tarkibi
o`zgarmaydi. Demak, bug‘lanish davrida hosil
bo`lgan
bug‘ning
tarkibi
kub
qoldig‘inikiga
tenglashadi, ya’ni (
y
w
= x
w
).
Ko`pincha rektifikatsiya jarayoni
t - x, y
diagramma yordamida tasvirlanadi (5.38-rasm).
Kontsentratsiyasi
x
1
bo`lgan boshlang‘ich
eritma
qaynash
temperaturasi
t
1
gacha
qizdirilganda, suyuqlik bilan muvozanatdagi bug‘ olinadi va u
kondensatsiyalanganda engil uchuvchan komponentga boyitilgan
x
tarkibli suyuqlik hosil bo`ladi. Ushbu suyuqlik yana qizdirilsa va uning
temperaturasi
t
2
gacha
etkazilsa,
hosil
bo`lgan
bug‘ning
kondensatsiyalanishi natijasida
x
3
tarkibli suyuqlikni olamiz. Shunday
qilib, bug‘lanish va kondensatsiyalash jarayoni ko`p marta qaytarilsa,
boshlang‘ich eritmani toza, engil va qiyin uchuvchan komponentlarga
ajratish mumkin.
Rektifikatsiya jarayonining moddiy va issiqlik
balanslari
Jarayonning printsipial sxemasi asosida rektifikatsiyaning moddiy
va issiqlik balanslari tuziladi (5.39-rasm). Rektifikatsion kolonnaga
uzatilgan boshlang‘ich eritma ditsillyat va kub qoldig‘iga ajratiladi.
Kollonnadan
chiqayotgan
bug‘lar
deflegmator
4
da
kondensatsiyalanadi va ajratuvchi idish 3 ga tushadi. Bu erda suyuqlik
ikki qismga, ya’ni flegma
F
va ditsillyatga ajratiladi. Flegma kolonnada
purkatilish uchun yo`naltiriladi.
Jarayon moddiy balansi ushbu ko`rinishga ega:
w
d
f
G
G
G
Engil uchuvchan komponent bo`yicha esa:
w
w
d
d
f
f
x
G
x
G
x
G
x, y - diagramma.
bu erda
G
f
, G
d
, G
w
- boshlang‘ich eritma , ditsillyat va kub qoldig‘i
massalari, kmol;
x
f
, x
d
, x
w
- boshlang‘ich eritma, ditsillyat va kub
qoldiqlaridagi engil uchuvchan komponentning kontsentratsiyalari, mol
ulushlar.
(5.123) va (5.124) tenglamalardan ditsillyat va kub qoldig‘ining
massalari aniqlanadi:
w
d
w
f
f
d
x
x
x
x
G
G
w
d
f
d
f
w
x
x
x
x
G
G
Boshlang‘ich eritma, kub qoldig‘i va flegmalarning 1 kmol
ditsillyatga nisbatlarini quyidagicha belgilab olamiz:
R
W
G
F
G
G
d
d
f
d
w
G
Ф
;
G
;
Flegma miqdorining ditsillyat miqdoriga nisbati
flegma soni
deb
nomlanadi.
Rektifikatsiya jarayonining moddiy va issiqlik
balanslarini tuzishga oid.
5.40-rasm. Rektifikatsiya jarayoni ishchi
chizig`ining tasviri.
Rektifikatsion kolonnaning ta’minlash tarelkasi uni 2 ga ajratadi:
yuqori va pastki qismlarga.
Umumiy tenglama asosida kolonnaning yuqori va patski qismlari
uchun moddiy balans tenglamalarini tuzamiz:
dx
L
dy
G
bu erda
L = R
G
d
- kolonna yuqori qismida oqib tushayotgan
suyuqlik miqdori.
Kolonna bo`ylab yuqoriga ko`tarilayotgan bug‘ miqdori:
R
G
RG
G
Ф
G
G
d
d
d
d
1
Kolonnaning yuqori qismi uchun:
dx
R
dy
R
1
Patski qismi uchun:
dx
R
F
dy
R
1
Kontsentratsiyalari
x, u
bo`lgan kolonna yuqori qismining itsalgan
ko`ndalang kesimi va kontsentratsiyalari
x
d
, u
d
bo`lgan kolonnaning
yuqori qismi uchun (5.129) tenglamani yozamiz: (
x
d
= u
d
deb qabul
qilingan holda)
x
x
R
у
x
R
y
y
R
d
d
d
1
1
Bundan
1
1
R
x
x
R
R
y
d
Kontsentratsiyasi
x, u
bo`lgan kolonnaning patski qismi va
kontsentratsiyalari
x
w
, u
w
bo`lgan kubning itsalgan ko`ndalang kesimi
uchun,
x
w
= y
w
ni hisobga olib (5.130) tenglamani yozamiz:
w
w
w
x
x
R
F
x
y
R
y
y
R
1
1
yoki
w
x
R
F
x
R
F
R
y
1
1
1
Ko`rinib turibdiki (5.131) va (5.132) tenglamalar to`g‘ri chiziqni
ifodalaydi. (5.131) tenglamadagi
R/(R + 1) = tg
- ishchi chiziqning
abtssissa o`qiga og‘ish burchagi tangensi
x
d
/ (R+1) = B
chiziq
u - x
diagramma ordinata o`qida ajratgan kesmasi (5.40-rasm).
Shunday qilib, (5.131) va (5.132) tenglamalar rektifikatsion
kolonnaning yuqori va patski qismlarining ishchi chiziq tenglamalarini
ifodalaydi.
Agar, jarayon davriy bo`lsa, rektifikatsiya jarayoni kolonna yuqori
qismining ishchi chizig‘i bilan ifodalanadi.
(5.129) tenglamadan kolonnaning ta’minlovchi tarelka ko`ndalang
kesimi va tepasi uchun quyidagi ifodani olamiz:
f
d
f
d
x
x
R
y
x
R
1
bundan
f
f
f
d
x
y
y
x
R
Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsion kolonnaning
issiqlik balansi
Bu turdagi qurilmalarning issiqlik balansi quyidagi tenglik bilan
ifodalanadi (5.39-rasm).
йук
w
w
w
d
d
d
d
d
d
d
f
f
f
Q
t
c
G
t
c
r
R
G
t
c
G
R
t
c
G
Q
1
1
bu erda
Q
1
- kubdagi issiqlik sarfi, J/soat;
ts
f
,
ts
d
, s
w
– boshlang‘ich
eritma, ditsillyat va kub qoldiqlarining solishtirma issiqlik sig‘imi,
J/(kg
K);
t
f
, t
d
, t
w
- boshlang‘ich eritma, ditsillyat va kub qoldiqlarining
temperaturalari, K;
r
d
- ditsillyatning bug‘ hosil qilish issiqligi, J/ kg;
Q
yo`q
- atrof muHitga issiqlikning yo`qotilishi, J/soat.
Rektifikatsion
kolonna
kubidagi
issiqlik
sarfini
(5.135)
tenglamadan topamiz:
йук
f
f
f
w
w
w
d
d
d
d
d
Q
t
c
G
t
c
G
t
c
G
r
R
G
Q
1
1
Agar, qaynatgich suv bug‘i bilan isitilayotgan bo`lsa, jarayonni
o`tkazish uchun sarflanayotgan bug‘ sarfi ushbu tenglamadan
aniqlanadi:
i
i
Q
D
1
bu erda
i
, i
- suv bug‘i va kondensatning entalpiyalari, kJ/kg.
Ishchi chiziqni u – x diagrammada tasvirlash. Eritma tarkibini
xarakterlovchi
x
w
, x
f
, x
d
kontsentratsiya qiymatlari abtssissa o`qiga
quyiladi (5.40-rasm). Agar,
x
d
= u
d
ekanligini hisobga olsak,
x
d
nuqtadan
perpendikulyar chiqarib, diagonal chiziq bilan kesishgan, koordinatlari
x
d
= u
d
bo`lgan,
A
nuqtasi topiladi.
Flegma soni
R
ma’lum bo`lsa,
V = x
d
/(R+1)
kesma aniqlanadi va u
diagrammaning ordinata o`qiga qo`yiladi. So`ng,
V
kesmaning uchi
bo`lmish nuqta
b
va
A
lar birlashtiriladi. Boshlangich eritma
kontsentratsiyasiga oid
x
f
nuqtasidan
Ab
chizig‘i bilan
V
nuqtada
kesishguncha vertikal chiziq o`tkaziladi.
AV
to`g‘ri chiziq kolonna yuqori
qismining
ishchi
chizig‘ini
ifodalaydi.
Keyin,
x
w
nuqtasidan
perpendikulyar chiqarilib, diagonal bilan kesishgan
S
nuqtani topamiz.
S
va
V
nuqtalarni birlashtirib, kolonna patski qismining ishchi chizig‘ini
topamiz. Diagrammadan ko`rinib turibdiki,
V
nuqta ikkala ishchi chiziq
uchun umumiy bo`lib, ta’minlovchi tarelkadagi bug‘ va suyuqlikning
ishchi kontsentratsiyalarini xarakterlaydi.
Eritma kontsentratsiyalari
x
w
, x
f
, x
d
bo`lganda, ishchi chiziqning
holati kesma
V
ning qiymatiga bog‘liq. ¤z navbatida
V
kesma ishchi
flegma soni
R
ning kattaligi bilan aniqlanadi. Agar, flegma soni
kamaysa, kesma
V
ning qiymati ortadi. Bunda ishchi va muvozanat
chiziqlarining
V
1
nuqtasida kesishganda, ishchi chiziq o`zining
maksimal yuqori holati -
Ab
ga intiladi. Ushbu nuqtada jarayonni
harakatga keltiruvchi kuchi
u=u
m
- u=0
bo`ladi. Demak, rektifikatsion
kolonnaning fazalar to`qnashish yuzasi cheksiz katta bo`lishi kerak.
Haqiqatan ham, bunday holatda kontsentratsiyalar o`zgarishining
nazariy pog‘onalar soni cheksiz bo`ladi va eritmani faqat cheksiz
balandlikka ega shartli kolonnada ajratish mumkin. Lekin, isituvchi
bug‘ va kolonna diametri minimal ko`rsatkichli bo`ladi. Albatta, bunday
sharoitda flegma soni ham minimal bo`ladi va uni ushbu tenglamadan
aniqlash mumkin:
f
fm
m
f
d
x
y
y
x
R
min
Ishchi chizig‘ining quyi chegaraviy holatiga cheksiz katta flegma
soni to`g‘ri keladi va u grafikda
V=0
kesma bilan ifodalanadi. Bu holda
ikkala ishchi chiziq diagonal bilan utsma-uts tushadi. Cheksiz katta
flegma soniga maksimal harakatga keltiruvchi kuch
u
min
= u
m
-u
va o`z
navbatida kontsentratsiya o`zgarish nazariy pogonalarining minimal
soni va kolonnaning minimal soni, hamda kolonnaning minimal
balandligi to`g‘ri keladi. Lekin, kolonnadagi bug‘, qaynatgichdagi
isituvchi bug‘, deflegmatordagi sovuq suv sarfi va qurilma diametri
maksimal bo`ladi.
Haqiqiy flegma soni
Haqiqiy flegma sonini tanlash o`ta murakkab masaladir, chunki
uning miqdoriga qarab rektifikatsion kolonna o`lchamlari va issiqlik
eltkichlar sarfi o`zgaradi. Kolonnalarni ishlatish uchun zarur sarflar va
kapital harajatlar, hamda energetik sarflar flegma soniga bog‘liq.
5.41-rasmda haqiqiy flegma sonining rektifikatsiya jarayoni
sarflariga bog‘liqligi tasvirlangan.
Ko`rinib turibdiki, flegma
soni ortishi bilani ekspluatatsion
sarflar proportsional ravishda
ortadi. Kapital sarflarning flegma
soniga
bog‘liqligi
kolonna
diametri va balandligiga teskari
proportsionalligi
bilan
ifodalanadi. Flegma sonining
ma’lum bir qiymatiga kapital
sarflarning
minimal
kattaligi
to`g‘ri keladi.
Umumiy sarflar va flegma soni orasidagi bog‘liqlik ham minimum
nuqtasi bilan xarakterlanadi. Bu nuqtaga mos
R
haqiqiy flegma
sonining optimal qiymatiga teng bo`ladi.
Haqiqiy flegma sonini quyidagi formulada hisoblash mumkin:
min
R
R
R
x
bu erda
R
- flegma ortiqchaligini ifodalovchi koeffitsient. Ko`pchilik
hollarda ushbu koeffitsient quyidagi oralikda bo`ladi -
= 1,04
1,5
.
Rektifikatsion kolonna ishlashi balandligi va
tarelkalar sonini hisoblash
Odatda
ushbu
parametrlarni
aniqlash
kontsentratsiyalar
o`zgarishining nazariy yoki
haqiqiy pog‘onalari soniga qarab olib
boriladi. Bunda, nazariy pog‘onada bug‘ va oqib tushayotgan suyuqlik
muvozanat holatida bo`ladi.
Barbotaj tarelkasining ishlash printsipini ko`rib chiqamiz (5.42-
rasm).
Agar, kontsentratsiyasi
x
n+1
bo`lgan suyuqlik yuqoridan
n
–
tarelkaga oqib tushsa, patsdagi tarelkadan kontsentratsiyasi
y
n-1
-
bo`lgan bug‘ ko`tariladi. Massa almashinish natijasida suyuqlikdagi
engil uchuvchan komponent bug‘ga o`tsa, qiyin uchuvchan esa -
bug‘dan suyuqlikka o`tadi. Bug‘dagi engil uchuvchan komponent
kontsentratsiyasi
y
n
gacha ortsa, suyuqlikda esa
x
n+1
dan
x
n
gacha
kamayadi. Jarayonni taHlil qilishda quyidagi taHminlarni qabul qilamiz:
tarelkadagi suyuqlik ideal aralashtirilgan va uning kontsentratsiyasi
o`zgarmas
x
n
ga teng; ideal siqib chiqarish rejimidagi suyuqlik
qatlamida bug‘ning kontsentratsiyasi
y
n-1
dan
y
n
gacha o`zgaradi.
Bug‘ kontsentratsiyasi
y
n-1
dan
y
n
=u
pr
gacha o`zgarishi davrida
muvozanatga erishishi vertikal
AV
kesma bilan
tasvirlansa,
kontsentratsiyasining
x
n+1
dan
x
n
gacha o`zgarishi esa,
BD
kesma
bilan xarakterlanadi (5.42b-rasm). Shunday qilib,
AVD
pog‘ona bitta
nazariy tarelkada sodir bo`layotgan jarayonni ifodalaydi.
Rektifikatsion kolonnada o`rnatish zarur bo`lgan nazariy tarelkalar
sonini aniqlash uchun ishchi va muvozanat egri chiziqlarining
A
va
S
nuqtalari orasiga pog‘onalar quriladi.
Kolonnaning haqiqiy tarelkasida hech qachon muvozanat
kontsentratsiyasiga erishib bo`lmaydi, ya’ni
y
n
< u
pr
(5.42v-rasm).
Kolonnadagi haqiqiy tarelkalar sonini aniqlash uchun foydali ish
koeffitsienti qo`llaniladi. Odatda uning kattaligi tajribaviy usul bilan
topiladi. Rektifikatsiya jarayonida massa berish koeffitsientini hisoblash
uchun quyidagi tenglamalar tavsiya etiladi:
suyuq fazada:
5.42-rasm. Tarelkalar sonini aniqlashga oid.
a - tarelkada bu? va suyu?likning o'zaro ta'siri; b - bu? va suyu?lik
muvo-
zanatga erishish jarayonini u-h diagrammada tasvirlash; c - bu? va
suyu?likmuvozanatga erishmagan jarayonini y-x diagrammadagi
45
,
0
33
,
0
Pr
Re
540
Дс
c
ДС
Nu
elaksimon tarelkalarda gaz fazasi uchun:
25
,
0
5
,
0
72
,
0
Pr
Re
5
,
2
We
Nu
ДГ
Г
ДГ
qalpoqchali tarelkalarda gaz fazasi uchun:
25
,
0
5
,
0
Pr
Re
265
,
0
We
Nu
ДГ
Г
ДГ
Nu
dg
va
Re
g
kriteriylarda aniqlovchi o`lcham sifatida kapillyar
kontsanta
g
с
/
Hisoblanadi. Veber kriteriysi
g
h
p
We
cт
c
2
/
,
bu erda
- sirtiy taranglik, N/m;
h
ts
- tarelkadagi suyuqlik
qatlamining tsatik balanligi.
Rektifikatsiya jarayonini tashkil etish usullari
Itsalgan rektifikatsion sxema tarkibida kolonna (tarelkali yoki
nasadkali) va qaynatgich bo`ladi. Odatda, qobiq - trubali yoki zmeevikli
issiqlik almashinish qurilmasidan qaynatkich sifatida foydalaniladi.
Qaynatkich kolonnaning patski qismida
yoki
uning
tashqarisida
o`rnatilishi mumkin.
Turli sanoat korxonalarida tarelkali va nasadkali kolonnalar ko`p
ishlatiladi.
Uzluksiz
ishlaydigan
rektifikatsion
kolonnaning
printsipial
sxemasi 5.43-rasmda ko`rsatilgan. Boshlang‘ich eritma isitkich 2 da
qizdiriladi
va
kolonnaning
ta’minlovchi
tarelkasiga
uzatiladi.
Kolonnadagi qaynatkich 8 ning issiqligi ta’sirida rektifikatsiya jarayoni
sodir bo`ladi, eritma ditsillyat va kub qoldig‘iga ajraladi. Kolonnadan
chiqayotgan bug‘lar
deflegmator 4 da qisman yoki to`la
kondensatsiyalanadi. Agar bug‘ to`la kondensatsiyalansa, hosil bo`lgan
ditsillyat ajratuvchi moslama 5 da ikki qismiga bo`linadi.
5.43-rasm. Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsion kolonna.
1 – yig‘gich; 2 - isitkich; 3 - rektifikatsion kolonna; 4 - deflegmator; 5 -
ajratuvchi
moslama; 6 - sovutkich; 7 - nasoslar: 8 - qaynatkich.
Birinchi qism - flegma suyuqlik tambasi orqali o`tib kolonnaning
yuqori tarelkasida purkaladi, ikkinchi qismi esa - ditsillyat sovutkich 6
dan o`tkazilib sovutiladi va yig‘gich 1 da to`planadi.
Agar, bug‘lar deflegmatorda qisman kondensatsiyalansa, ular
kondensator–sovutkich orqali o`tkaziladi, u erda kondensatsiyalanadi
va sovutiladi. Jarayon mobaynida hosil bo`layotgan kub qoldig‘i uning
qimmatligi va zarurligiga qarab yoki yig‘gichda to`planadi, yoki oqava
suv sifatida utilizatsiyaga yo`naltiriladi.
Odatda, sanoat miqyosida boshlang‘ich eritma uch va undan ko`p
qismlarga ajratiladi.
Ko`p komponentli eritmalarni rektifikatsiya qilish sxemasi 5.44-
rasmda tasvirlangan. Ushbu sxema ko`p kolonnali bo`lib, boshlang‘ich
eritmani uzluksiz ravishda uch qism, ya’ni A, V va S komponentlarga
ajratishga mo`ljallangan.
Birinchi kolonna aralashmani A+VS yoki AV+S qismlarga ajratadi.
Aralashmani
n
qismga ajratish uchun
n-1
rektifikatsion kolonnalardan
tarkib topgan rektifikatsion sxema zarur bo`ladi.
Davriy ishlaydigan rektifikatsion kolonnaning prinsipial sxemasi
5.45-rasmda keltirilgan.
Boshlang‘ich aralashma bug‘ bilan isitilayotgan qaynatkichga
uzatiladi. Qaynash temperaturasigacha isitilgan aralashmaning bug‘lari
rektifikatsion kolonnaning patski qismiga yuboriladi. Kolonna bo`ylab
tepaga ko`tarilayotgan bug‘lar engil uchuvchan komponent bilan boyib
boradi, so`ng esa deflegmatorga tushadi. U erda kondensatsiyalanadi.
Xuddi uzluksiz ishlaydigan rektifikatsiya sxemasidek, kondensat flegma
va ditsillyatga ajraydi. Qurilmadagi kub qoldig‘i to`kiladi va u yangi
boshlang‘ich aralashma bilan to`ldiriladi.
Ma’lumki, halq xo`jaligining turli sohalarida rektifikatsiya jarayoni
juda ko`p ishlatiladi. Bu jarayonni amalga oshirishda tarelkali
kolonnalardan keng ko`lamda foydalaniladi.
5.45-rasm. Davriy ishlaydigan rektifikatsion kolonna shemasi.
1- qaynatkich; 2 - kolonna; 3 - deflegmator; 4 - sovutkich; 5 – yig`gich.
Rektifikatsion kolonnalarni hisoblash
Misol tariqasida etil spirti-suv aralashmasini ajratish uchun
uzluksiz ishlaydigan rektifikatsion kolonnani (tarelkali) hisoblashni
ko`rib chiqamiz. Etil spirti-suv aralashmasining massaviy sarfi
G
=800
kg/soat etil spirtining boshlang‘ich eritmadagi kontsentratsiyasi
a
f
=
20%
(mass); etil spirtning ditsillyatdagi kontsentratsiyasi
a
d
= 91%
(mass); etil spirtining kub qoldig‘idagi kontsentratsiyasi
a
w
= 2,6%
(mass); flegmaning ortiqchalik koeffitsienti
R
= 1,3;
= 0,5
; tarelkalar
orasidagi masofa h
= 200 mm
; isituvchi bug‘ bosimi
p
b
= 0,3 MPa
;
rektifikatsiya jarayoni atmosfera bosimida tashkil etilgan. Ditsillyat
G
d
,
kub qoldig‘i
G
w
va tarelkalar miqdori
n
, hamda kolonna balandligi
N
,
diametri
D
k
va isituvchi bug‘ sarfi
D
larni aniqlash zarur.
Moddiy balans (5.125) formuladan hosil bo`layotgan ditsillyat
miqdorini aniqlaymiz:
соат
кг
a
a
a
a
G
G
w
d
w
f
f
d
/
,
,
,
4
157
6
2
91
6
2
20
800
formuladan esa kub qoldig‘ining miqdori topiladi:
соат
кг
G
G
G
d
f
w
/
,
,
4
642
4
157
800
Rektifikatsiya
jarayonini
u-x
koordinatlarida
qurish
uchun
boshlang‘ich aralashma, ditsillyat va kub qoldiqlari tarkibidagi engil
uchuvchan
komponent
kontsentratsiyasini
quyidagi
formulalar
yordamida mol ulushlarda ifodalash mumkin:
B
w
d
f
a
w
d
f
a
w
d
f
w
d
f
M
a
M
a
M
a
x
,
,
,
,
,
,
,
,
100
bu erda
M
a
va
M
v
- engil spirt va qiyin suv uchuvchan
komponentlarning molekulyar massalari:
;
089
,
0
44
,
0
434
,
0
434
,
0
18
20
100
46
/
20
46
/
20
f
x
798
,
0
5
,
0
978
,
1
978
,
1
18
/
91
100
46
/
91
46
/
91
d
x
01
,
0
41
,
5
056
,
0
056
,
0
18
/
6
,
2
100
46
/
6
,
2
46
/
6
,
2
w
x
Tajriba malumotlari asosida
u - x
kordinatlarida boshlang‘ich
aralashma uchun muvozanat chizig‘ini qo`ramiz.
(5.137) formula yordamida minimal flegma sonini aniqlaymiz:
25
,
1
089
,
0
44
,
0
44
,
0
798
,
0
min
f
fm
fm
d
x
y
y
x
R
bu erda
y
fm
- boshlang‘ich aralashma tarkibidagi engil uchuvchan
komponent bilan muvozanatda bo`lgan bug‘dagi engil uchuvchan
komponent kontsentratsiyasi.
Kolonna yuqori qismi uchun ishchi chizig‘ini qurish uchun (5.138)
formuladan haqiqiy flegma sonini hisoblaymiz:
629
,
1
25
,
1
3
,
1
min
R
R
R
Kesma
V
ning uzunligini topamiz (5.46-rasm):
3
,
0
629
,
0
798
,
0
1
R
x
B
d
So`ng, ordinata o`qida
V=0,3
kesmani o`lchab, uni
A
nuqta (
x
d
= u
d
koordinatli) bilan birlashtiramiz va kolonnaning yuqori qismi uchun
ishchi chiziq olamiz. Patski qism uchun ishchi chiziq esa,
V
nuqtani (
x
f
,
u
f
- kordinatli)
S
nuqta (
x
w
= y
w
koordinatli) bilan birlashtirib aniqlanadi.
Kolonna patski va yuqori qismlaridagi kontsentratsiya o`zgarishi
pog‘onalarining soni (
n
) ni aniqlaymiz. Buning uchun muvozanat va
ishchi chiziqlari orasiga
A
nuqtadan
S
gacha pog‘onali chiziqlar
o`tkazamiz. Tarelka soni (5.66) formula yordamida topiladi, yani:
32
5
,
0
16
n
n
x
Kolonnaning haqiqiy balandligi esa
м
u
h
H
x
2
6
31
2
0
1
,
,
bu erda h – tarelkalar orasidagi masofa, m. Qurilma diametri ushbu
formuladan hisoblanadi:
u
К
w
V
D
785
,
0
bu erda
V
- kolonnadagi bug‘ sarfi;
w
u
- bug‘ning ishchi tezligi.
с
м
M
t
R
G
V
a
yp
d
/
,
,
,
,
,
3
0738
0
273
46
3600
4
22
360
629
2
4
157
273
3600
4
22
273
1
bu erda
t
yp
= 87°S - kolonnadagi bug‘larning o`rtacha temperaturasi.
Kolonnadagi bug‘ning tezligi quyidagicha aniqlanadi:
б
c
пр
w
05
,
0
bu erda
ts
,
b
- suyuqlik va bug‘ning o`rtacha zichliklari.
Bug‘ning o`rtacha zichligi:
3
09
1
2
59
1
596
0
2
м
кг
бd
бw
б
/
,
,
,
Kubdan chiqayotgan bug‘ning zichligi (bug‘ faqat toza suvdan
iborat deb taHmin qilinganda),
3
596
0
95
273
4
22
273
18
273
4
22
273
м
кг
t
M
w
B
бw
/
,
,
,
bu erda
t
w
= 95°S - kubdagi aralashma qaynash temperaturasi.
Deflegmatorga kirayotgan bug‘ning zichligi (bug‘ faqat toza
spirtdan iborat deb taHmin qilinganda),
3
59
1
0
351
4
22
273
46
273
4
22
273
м
кг
t
M
d
a
бd
/
,
,
,
,
bu erda
t
d
+78°S
- spirtning qaynash temperaturasi.
Kolonnadagi suyuqlikning o`rtacha zichligini 78°S li spirt zichligi va
kubda suvning qaynash temperaturalarining o`rtacha qiymati deb
topamiz:
3
5
846
2
735
958
2
м
кг
cd
сw
с
/
,
Unda
с
м
w
пр
/
,
,
,
,
393
1
09
1
5
846
05
0
Ishchi tezlikni ruxsat etilgan chegaraviy tezlikdan 20% ga kam
miqdorda qabul qilamiz, yani
с
м
w
u
/
,
,
,
11
1
393
1
8
0
Unda, kolonnaning diametri
m
D
291
,
0
11
,
1
785
,
0
0738
,
0
Issiqlikning umumiy sarfi rektifikatsion kolonnaning issiqlik
balansidan aniqlanadi:
d
d
d
f
f
f
w
w
w
d
d
t
c
RG
t
c
G
t
c
G
r
R
G
Q
1
bu erda
r
d
= 850
kJ/kg aralashmaning issiqlik hosil qilish issiqligi;
ts
f
= 4310,
ts
d
= 3600, ts
w
= 4190
J/(kg
K) solishtirma issiqlik
sig‘imlar;
t
f
, t
d
, t
w
- x
f
, x
d
, x
w
5.46-rasmdagi egri chiziqlaridan topiladigan
qaynash temperaturalari;
t
f
= 87°S, t
d
= 78°S, t
w
= 95°S
ga teng deb
qabul qilamiz.
Atrof muHitga issiqlikning yo`qotilishi umumiy issiqlik sarfidan
3...5% deb qabul qilinadi, yani
J/soat
k
3
,
7066
03
,
0
Q
Q
йyк
Issiqlik sarfi:
J/soat
k
4
,
235546
78
6
,
3
4
,
157
629
,
1
87
31
,
4
800
95
19
,
4
6
,
642
850
629
,
2
4
,
157
Q
Isituvchi bug‘ sarfi:
/soat
kg
75
,
111
9
,
558
2730
7
,
242612
i
i
Q
D
ym
bu erda
i
= 2730
kJ/kg - isituvchi bug‘ entalpiyasi;
i
= 558,9
kJ/kg
– kondensat entalpiyasi. Isituvchi bug‘ va kondensatlarning entalpiyalari
to`yingan suv bug‘i bosimi bo`yicha jadvaldan aniqlanadi.
Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsiyalash
apparatini hisoblash. G=800 kg/soat
Reja:
I. Kirish
II. Asosiy qism
1. Haydash va rektifikatsiya jarayonlarining nazariy asoslari.
2. Rektifikatsiya jarayonining moddiy va issiqlik balanslari
3. Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsion kolonnaning issiqlik balansi
III. Xulosa
1.
Rektifikatsion kolonna ishchi balandligi va tarelkalar sonini
hisoblash
2.
Rektifikatsion kolonnalarni hisoblash
IV. Foydalanilgan adabiyotlar
Kirish
Prezidentimiz Sh.M.Mirziyoyev O‘zbekistondagi neft-gazni qayta
ishlash sanoati yaxshi rivojlanayotgan tarmoqlardan biri bo‘lib, uning
xalq xo‘jaligidagi salmog‘i mamlakatimiz mustaqillikka erishgandan
so‘ng yildan-yilga ortib borayotganligi haqida o‘z ma’ruzalarida aytib
o‘tadi. Ushbu sohaga tegishli sanoat korxonalari zamonaviy asbob-
uskuna va qurilmalar bilan jihozlangan bo‘lib, ularda eng ilg‘or
texnologiyalar asosida mahalliy xomashyolar qayta ishlanib, tayyor
mahsulotlar (benzin, aviakerosin, aviabenzin, dizel yonilg‘isi, neft
moylari suyultirilgan gaz, polietilen granulalari, oltingugurt va
boshqalar) olinmoqda.
Respublikamiz kimyogar olimlari va mutaxassislari oldida hali O‘z
yechimini kutayotgan ulkan muammolar turibdi. Bu muammolar
jumlasiga qovushoqligi katta bo‘lgan neftlarning oquvchanligini
ko‘paytirish, suv-neft emulsiyalarini parchalash uchun samarali
deemulgatorlarni sintez qilish. neft xomashyosini birlamchi tozalash
uchun yangi usullami izlab topish. xomashyo va neft mahsulotlarini
issiqlik ta’sirida qayta ishlash jarayonlarini takomillashtirish, neftni
qayta ishlash darajasini oshirish, gidrogenizatsion jarayonlarni
jadallashtirish uchun o‘ta faol katalizatorlarni yaratish, gaz kondensati
tarkibidan har xil erituvchilarni olishni tashkil etish, texnikaning turli
sohalari uchun mahalliy xomashyolar asosida moylash materiallari
olishni kengaytirish, neft mahsulotlarining sifat ko‘rsatgichlarini
yaxshilash maqsadida ularga oz miqdorda qo‘shiladigan moddalarni
sintez qilish, ishlab chiqarishda xomashyo sifatida ishlatiladigan tabiiy
gazni chuqur va kompleks tozalash. chiqindisiz va kam energiya talab
qilinadigan texnologik jarayonlarni kashf etish, tabiiy gazdan suyuq
yonilg‘i olish texnologiyasini yaratish, yuqori samarali texnologik
qurilmalarni ishlab chiqish. asbob-uskuna va jihozlarni korroziya va
yemirilishdan saqlashning samarali yo‘llarini topish, ishlab
chiqarishning suyuq va gazsimon chiqindilarini yaxshi tozalaydigan
zamonaviy uskunalarni taklif etish kabilarni kiritish mumkin.
Neft va gazni qayta ishlash sanoati korxonalarida uglevodorodli
xomashyolarni zamonaviy texnologiyalar asosida qayta ishlab, xalq
xo‘jaligi uchun muhim bo‘lgan mahsulotlar ishlab chiqarishni tashkil
etish va boshqarish hamda fan va texnika yutuqlaridan amaliyotda
doimo foydalanib borish uchun yuqori malakali muhandis kadrlar
(bakalavr
va
magistrlar) kerak. albatta. O‘zbekiston Respublikasining
ta’lim to‘g‘risidagi qonuni va Kadrlar tayyorlash milliy dasturi
talablaridan kelib chiqqan holda bakalavr va magistrlar har tomonlama
bilimdon. Ilg‘or davlatlar tajribalari bilan tanish, yangi ilmiy g‘oyalar va
texnucaviy yechimlarni yaratish qobiliyatiga ega bo‘lishlari zarur.
Kadrlar o‘ziga xos zamonaviy tafakkurli, bilimli. malakali va ayni
paytda yuksak ma’naviy komillik sifatlariga ega bo‘lishi,
O‘zbekistonning kelajagi, mustaqilligimiz kelajagi uchun mas’ul,
jonkuyar. fidoyi insonlar bo‘lmog‘i kerak. Bakalavriat va magistratura
talabalarining chuqur va mustahkam bilim olishlarida «Neft va gazni
qayta ishlash jarayonlari va uskunalari» fani katta ahamiyatga molikdir.
Respublikamizning I-Prezidenti Islom Karimov o‘zining kitobida
ta’kidlab o‘tganidek, O‘zbekiston o‘z yer osti boyliklari bilan haqli
suratda faxrlanadi - bu yerda mashxur Mendeleyev davriy sistemasining
deyarli barcha elementlari topilgan. Hozirga qadar 2,7 mingdan ziyod
turli foydali qazilma konlari va ma'dan namoyon bo‘lgan istiqbolli
joylar aniqlangan. Ular 100 ga yaqin mineral-xomashyo turlarini o‘z
ichiga oladi. Mamlakatimizning umumiy mineral-xomashyo potensiali
3,3 trillion AQSh dollarini tashkil etadi.
Xulosa
Kurs ishim «Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsiyalash apparitini
hisoblash» mavzusida bajarildi. Kurs ishimni bajarish jarayonida
quyidagi ishlar amalga oshirildi:
1. Ushbu berilgan mavzu bo‘yicha berilgan jarayon to‘liq o‘rganildi;
2. Jarayonni amalga oshiruvchi qurilmalar taxlil qilindi;
3. Topshiriqda berilgan shartlar bo‘yicha qurilmaning hisob qismi
bajarildi;
“Asosiy texnologik jarayonlar va kurilmalar ” bajargan kurs ishim
menga fanni yanada chuqurroq o‘rganish va olgan bilimlarini
mustahkamlashga ko‘maklashdi.
Foydalanilgan adabiyotlar ro‘yxati
1. N.R. Yusupbekov, X.S. Nurmuxammedov, Ismatullayev P.R.,
Zokirov S.G., Mannonov U.V. «Kimyo va oziq – ovqat sanoatlarning
asosiy jarayon va qurilmalarini hisoblash va loyihalash» Toshkent.;
ToshKTI, 2000.-231b.
2. Z. Salimov, I. To‘ychiyev. Ximiyaviy texnologiya protsesslari va
apparatlari. T.: O‘qituvchi, 1987. - 480 b.
3. Z.Salimov. Intensifikatsiya texnologicheskix prosessov
proizvodstva rastitel’nix masel. T.: «Uzbekiston», 1981. - 266 s.
4. Z. Salimov, O. B. Erofeyeva. Intensifikasiya texnologicheskix
prosessov ximicheskix i pishevix proizvodstv. T.: «Uzbekiston»,1984.
5. Z. Salimov. Kimyoviy texnologiyaning asosiy jarayonlari va
qurilmalari.: Oliy o‘quv yurtlari uchun darslik. T. 1. T.:
O‘zbekiston,
1994.- 366 b.
6. Z. Salimov. Kimyoviy texnologiyaning asosiy jarayonlari va
qurilmalari. T.2. Modda almashinish jarayonlari: Oliy o‘quv yurtlari
uchun darslik. T. : O‘zbekiston, 1995.- 238 b.
7. Kavetskiy G.D., Vasil’ev B.V. Prosessi i apparati pishevoy
texnologii. 2- izd., pererab.i dop. M.: Kolos, 1999. - 551 s.
8. A. S. Ginzburg. Osnovi teorii i texniki sushki pishevix produktov.
M.: Pishevaya promishlennost’, 1973. - 528 s.
9. N.R. Yusupbekov, X.S. Nurmuxamedov, S.G. Zokirov Kimyoviy
texnologiya asosiy jarayon va qurilmalari.-Toshkent.; «Shark»,2003.-
644 b.
10. N.R. Yusupbekov, X.S. Nurmuxamedov, Ismatullayev P.R.
Kimyo va ozik – ovkat sanoatlarning jarayonlari va kurilmalari fanidan
xisoblar va misollar. Toshkent.; «Kimyo texnologiya instituti».
11. N.R. Yusupbekov, X.S. Nurmuxamedov, Ismatullayev P.R.,
Zokirov S.G., Mannonov U.V. «Kimyo va oziq – ovqat sanoatlarning
asosiy jarayon va qurilmalarini hisoblash va loyihalash» Toshkent.;
ToshKTI, 2000.-231b.
12. Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A. Primerы i zadachi po
kursu prosessov i apparatov.L.:Ximiya,1987, 576 s.
|