химический каталог




КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯ, разделение паровых и парогазовых смесей, основанное на различии составов пара и образующейся из него жидкости, Осуществляется путем частичной конденсации и последующей разделения жидкой и паровой фаз. В результате конденсат обогащается относительно менее летучими (высококипящими) компонентами, а несконденсировавшийся пар - более летучими (низкокипящими). Паровая смесь может быть разделена на две и более фракций, причем каждая последующая имеет большее относит, содержание низкокипящих компонентов и соответственно более низкую температуру конденсации, чем предыдущая. Многократно повторяя процессы частичной конденсации и разделения паровой и жидкой фаз, можно получить некоторое количество практически чистого низкокипящего компонента. КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯ ф.-процесс, обратный фракционной дистилляции; может происходить на охлаждаемой поверхности, а также в объеме пара или парогазовой смеси и сопровождается образованием тумана либо мелких кристаллов. Технологический установка для КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯ ф. включает конденсаторы, сепараторы для разделения пара и жидкости и сборники конденсата (рис. 1). Если жидкая и паровая фазы достаточно полно разделяются в конденсаторах, необходимость в сепараторах отпадает.

Рис. 1. Установка для фракционной конденсации: 1 - конденсаторы; 2 сепараторы; 3 сборники конденсата.

Взаимосвязь расходов и составов паровых смесей, поступающих в произвольную m-ю ступень установки Gm-1, yi,m-1 и выходящих из нее соответственно Gm, уi,m, с расходом Пm и составом xi,m получаемой фракции конденсата выражается уравениями материального баланса:

Изменение расходов и составов материальных потоков в произвольной m-й ступени установки КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯ ф. описывается уравением материального баланса для бесконечно малого элемента поверхности теплообмена конденсатора [изменение содержания произвольного i-го компонента в паре d(Gyi) равно кол-ву этого компонента xidG, перешедшему в образовавшийся конденсат]. Интегрированием уравения материального баланса получаем выражение, аналогичное уравению Рэлея:

Результаты КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯф. обусловливаются фазовым равновесием и тепло- и массообменом между жидкой и паровой фазами. При этом определяющую роль играют гидродинамич. условия взаимодействие фаз, зависящие от аппаратурно-технол. оформления процесса. При немедленном отводе образовавшегося конденсата тепло- и массообмен между жидкостью и паром совершенно исключен, взаимосвязь их составов определяется условиями фазового равновесия, а расходы и составы выделенной фракции конденсата и несконденсировавшегося пара находятся совместным решением уравений (1)-(3) и уравений, описывающих равновесие между жидкостью и паром. В случае КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯф. бинарной смеси взаимосвязь расходов и составов исходной паровой смеси, фракций конденсата и несконденсировавшегося пара может быть определена по фазовой диаграмме температура - состав (рис. 2). Если состав начальной

Рис. 2. Диаграмма температура состав для фракционной конденсации без массообмена между жидкостью и паром.

смеси ун и температура конденсации tн изображаются точкой N, при понижении температуры до t1 образуется парожидкостная смесь (точка С), состоящая из жидкости состава x1 (точка А) и равновесного пара состава y1 (точка В), а их расходы П и Gк определяются отношением . Аналогичным построением находятся расходы материальных потоков при охлаждении паровой смеси, например состава у1 от температуры t1 до температуры t2(DE/DF). Для идеальных смесей система уравений (1) и (3) решается аналитически, для реальных смесей - численными методами с помощью ЭВМ. В общем случае стекающая по охлаждаемой поверхности жидкость и контактирующий с ней пар не находятся в равновесии, а их составы изменяются по высоте. Уравнение материального баланса для элемента высоты поверхности контакта фаз dh имеет вид:

где ypi - содержание компонента i в парe, находящемся в равновесии с жидкостью состава xi; yi - содержание компонента i в паре, проходящем через данное сечение поверхности контакта фаз; Kоу - коэффициент массопередачи; a - площадь поверхности контакта жидкости и пара, приходящаяся на единицу высоты аппарата. Поскольку Коу>0, знак второго слагаемого в правой части уравения (4) зависит от направления относительного движения фаз. Вследствие преимущественного при конденсации пара перехода высококипящих компонентов в жидкое состояние содержание их в паре постепенно снижается. Поэтому при противотоке обеих фаз пар поступает в произвольное сечение аппарата с меньшим содержанием низкокипящих компонентов yi, чем соответствующее равновесию с жидкостью, проходящей через это же сечение аппарата уpi. Вследствие этого под действием разности содержаний i-го компонента yi — уpi возникает поток относительно более летучих компонентов из жидкости в пар. Последний за счет массообмена с жидкостью обогащается низкокипящими компонентами, и их содержание в несконденсировавшемся паре на выходе из конденсатора превышает содержание, отвечающее пару, который образуется при отсутствии массообмена между жидкостью и паром. При их прямоточном движении поток относительно более летучих компонентов, обусловленный массообменом, направлен не из жидкости в пар, как при противотоке, а из пара в жидкость. Т. обр., пар, выходящий из конденсатора, содержит меньше низкокипящих компонентов, чем при отсутствии массообмена между жидкостью и паром. Осн. аппараты установок КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯф. - конденсаторы, к-рыми в промышлености служат теплообменники различные конструкций, а в лабораторная практике - обычные холодильники. Рабочие параметры процесса: регулируемые - расходы начальной паровой смеси и хладагента, подаваемого в конденсаторы; контролируемые - помимо указанных, температуры паровых смесей на входе в конденсатор и выходе из него, а также расход конденсата. КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯф. широко используют при ректификации разных смесей с целью получения флегмы, возвращаемой в ректификац. колонну (дефлегмация), при переработке природных газов и нефти, разделении газов пиролиза, газовых смесей в коксо-химический промышлености и др. См. также Газов разделение.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
газовые котлы для дома
аналог раствора моногрин для линз
Тумба под ТВ Antall Grand Nesta 01
запасные части штабелера dyc

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)