Rektifikatsiya haqida umumiy tushunchalar

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:
1 kmol bug‘ kondensatsiyalanish davrida 1 kmol suyuqlik bug‘lanadi. Demak, rektifikatsion kolonnaning itsalgan ko`ndalang kesimida harakatlanayotgan bug‘ning miqdori bir xildir;
deflegmatorda kondensatsiyalanayotgan bug‘ning tarkibi
o`zgarmaydi. Demak, rektifikatsion kolonnadan chiqib ketayotgan bug‘ning tarkibi ditsillyatnikiga teng (ud=xd) 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 (yw=xw).
Ko`pincha rektifikatsiya jarayoni t - x, y
diagramma yordamida tasvirlanadi (5.38-rasm).
Kontsentratsiyasi x1 bo`lgan boshlang‘ich eritma qaynash temperaturasi t1 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 t2 gacha etkazilsa, hosil bo`lgan bug‘ning kondensatsiyalanishi natijasida x3 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
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:
d
f
w
G = G + G
d
w
d
w
Engil uchuvchan komponent bo`yicha esa:
f
f
G x
= G x
+ G x
bu erda Gf, Gd, Gw - boshlang‘ich eritma , ditsillyat va kub qoldig‘i massalari, kmol; xf, xd, xw - 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:
f
w
G = G
x x
x
d
w
d f x
w
f
G = G
x x
d
f
x x
d w
Boshlang‘ich eritma, kub qoldig‘i va flegmalarning 1 kmol ditsillyatga nisbatlarini quyidagicha belgilab olamiz:
G
f = F ;
Gd
G w = W ;
G d
Ф = R
G d
Flegma miqdorining ditsillyat miqdoriga nisbati flegmasoni 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:
G dy = L ( dx)
bu erda L = RGd - kolonna yuqori qismida oqib tushayotgan suyuqlik miqdori.
Kolonna bo`ylab yuqoriga ko`tarilayotgan bug‘ miqdori:
d d d
d
G = G + Ф = G + RG = G (1 + R)
Kolonnaning yuqori qismi uchun:
(R + 1) dy = R ( dx)
Patski qismi uchun:
(R + 1) dy = (F + R) ( dx)
Kontsentratsiyalari x,u bo`lgan kolonna yuqori qismining itsalgan ko`ndalang kesimi va kontsentratsiyalari xd, ud bo`lgan kolonnaning yuqori qismi uchun (5.129) tenglamani yozamiz: (xd = ud deb qabul
qilingan holda)
( R + 1)
= (R
+ 1)
= R
( xd
Bundan
R
y = x + R + 1
xd R + 1
Kontsentratsiyasi x, u bo`lgan kolonnaning patski qismi va kontsentratsiyalari xw, uwbo`lgan kubning itsalgan ko`ndalang kesimi uchun, xw=ywni hisobga olib (5.130) tenglamani yozamiz:
(R + 1)
· ( y
yw )
= (R
+ 1)
· ( y
xw )
= (F
+ R)
· (x
xw )
yoki
R + F
y =
1
F
x x
R + 1 R + 1 w
Ko`rinib turibdiki (5.131) va (5.132) tenglamalar to`g‘ri chiziqni ifodalaydi. (5.131) tenglamadagi R/(R+1)=tga - ishchi chiziqning abtssissa o`qiga og‘ish burchagi tangensi xd/(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:
d
(R + 1) (x
– y ) = R (x
– x )
f
f
d
bundan
d
x y
R = f
f
f
y x
|