3-ma’ruza.
Neft sanoati qurilmalari
Umumiy tushunchalar
Ikki va undan ortiq uchuvchan komponentlardan tarkib topgan bir jinsli suyuqlik
aralashmalarini ajratish uchun qo‘llaniladigan usullardan eng keng tarqalganlari
haydash va rektifikatsiyadir.
Haydash va rektifikatsiya jarayonlari kimyo, oziq - ovqat va boshqa sanoatlarda
juda keng ko‘lamda ishlatiladi. Masalan, texnik va oziq - ovqat etil spirtlarini,
aromatik moddalar ishlab chiqarishda, hamda aralashmalarni dag‘al ajratish uchun
qullaniladi. Juda to‘la ajratish uchun rektifikatsiya jarayonidan foydalaniladi.
Haydash va rektifikatsiya jarayonlari bir xil temperaturada aralashma
komponentlarining turli uchuvchanligiga asoslangandir. Yuqori uchuvchanlikka
ega komponent yengil uchuvchan, past uchuvchanlikka ega komponent qiyin
uchuvchan deb nomlanadi. Demak, yengil uchuvchan komponent qiyin
uchuvchanga qaraganda pastroq temperaturada qaynaydi. Shuning uchun ham, ular
past va yuqori temperaturada qaynaydigan komponentlar deb ataladi.
Haydash va rektifikatsiya jarayonlari bir xil temperaturada aralashma
komponentlarining turli uchuvchanligiga asoslangandir. Yuqori uchuvchanlikka
ega komponent yengil uchuvchan, past uchuvchanlikka ega komponent qiyin
uchuvchan
deb nomlanadi. Demak, yengil uchuvchan komponent qiyin uchuvchanga
qaraganda
pastroq temperaturada qaynaydi. Shuning uchun ham, ular past va yuqori tem
peraturada qaynaydigan komponentlar deb ataladi.
Haydash yoki rektifikatsiya jarayonida boshlang‘ich aralashma yengil uchuv
chan komponenta bilan boyitilgan distillyat va qiyin uchuvchan komponent
bilan boyitilgan kub qoldig‘iga ajraladi..Haydash jarayonida hosil bo‘lgan
bug‘ kondensator - deflegmatorga kondensatsiyalash natijasida distillyat oli
nadi. Qurilma kubida esa - kub qoldig‘i qoladi.
S. 15. Haydash va rektifikatsiya jarayonlarining
nazariy asoSlari
En g oddiy aralashma 2 ta komponentdan tarkib topgan bo‘ladi va u binar
aralashma deb ataladi. Binar aralashmaning erkinlik daraja soni kuyidagiga
teng:
S = K + 2-F = 2 + 2-2 = 2
bu yerda K komponentlar soni; F - fazalar soni.
Sistema holatini uchta bir - biriga bog‘liq bo‘lmagan parametr belgi
laydi: bosim r, temperatura t va konsentratsiya x. Agar, istalgan ikkita para
metr tanlansa, uchinchisini aniqlash qiyin emas. Demak, muyuzanat chizig‘ini
istalgan ikkita o‘zgaruvchi parametr orqali ifodalash mumkin, yani r va ds,
t va jc, r va t, x va u.
Ma’lumki, suyuqpik aralashmalari o‘zlarining fizik-kimyoviy xarakte
ristikalari
bo‘yicha katga farq qiladi.
Komponentlarning o‘zaro erishiga qarab, binar aralashmalarni 3 gu-
ruhga bo‘lish mumkin:
komponentlari cheksiz eruvchan aradashmalar;
- komponentlari o‘zaro erimaydigan aralashmalar;
- komponentlari qisman eruvchan aralashmalar.
Komponentlari cheksiz eruvchan aralashmalar o‘z navbatida ideal va
haqiqiy eritmalarga bo‘linadi.
Ideal aralashmalar deb eritma tarkibidagi komponent olinishi nati
jasida issiqlik ajrab chiqmaydigan yoki yutilmaydigan va hajmi o‘zgarmay-
digan aralashmalarga aytiladi.
Faqat yengil uchuvchan komponentlardan tarkib topgan suyukdik bilan shu
komponentdan tarkib topgan bug‘ muvozanat holatida bo‘ladi. Muvozanat chi-
zig‘ining eng chetki nuqgalari kvadratning qarama qarshi burchaklarida
joylashgan. Kvadrat diagonali va muvozanat egri chizig‘i suyuq va bug‘ fazalar
ning mavjud bo‘lish sohalarini chegaralaydi.
Haqiqiy suyuqlik aralashmalari. Bunday aralashmalardan komponentlar
ajratib olinganda issikdik ajrab chiqadi, hajmi o‘zgaradi va ko‘pchilik
hollarda Raul qonuniga bo‘ysunmaydi.
Undan tashqari, bu aralashmalar bug‘ fazasining molekulalari o‘zaro
tortishish kuchlarini, ularning hajmlarini va boshqalarni hisobga olish
zarur.
Raul qonuniga nisbatan og‘ish manfiy yoki musbat bo‘lishi mumkin.
Agar, og‘ish musbat bo‘lsa, eritma ustida umumiy bosim Raul qonuni bo‘yicha
ideal eritma uchun hisoblangandan katta, manfiy og‘ishida esa - kichik bo‘ladi.
Musbat og‘ishda umumiy bosim chizig‘i ideal eritmanikidan yuqori,
manfiy og‘ishda - pastroqtsan o‘gadi.
Parsial bosimlarning konsentratsiyaga bog‘likdigi botiq yoki bo‘rtiq
chizikdar orqali tasvirlanadi (5.31-rasm);
Haqiqiy eritmalar uchun fazaviy muvozanat diagrammalari tajribaviy
machlumotlar asosida quriladi.
Muvozanat chizig‘idan og‘ishning son qiymatlari Raul qonunidan juda
katta farq qilishi va bir qator eritmalar uchun ma’lum bir konsentratsiyada
qaynash temperaturasi o‘zgarmas katgalikka ega bo‘lishi mumkin.
Konovalovning ikkinchi qonuniga binoan, suyuq eritma ustidagi muvozanat
holatidagi bug‘ning tarkibi suyuq eritma tarkibiga tengdir, ya’ni um = x (5.31-
rasmdagi M nuqga). Bunday aralashmalar azeotrop eritmalar deb nomlanadi. Azeo
trop eritmalar maksimal va minimal qaynash temperaturali bo‘lishi mumkin.
Azeotrop eritmalar tarkibi bosim ikki komponentli eritmaning
fazaviy diagrammalari. qaynash temperaturasi (yoki bosimi)
ortganda, bug‘lar tarkibida bug‘lanishi uchun katta energiya talab epguvchi
komponentning nisbiy mikdori oshadi; (temperatura) ga bog‘liq bo‘ladi.
Biror sistemada bosim o‘zgarishi bilan uning muvozanat holati o‘zgaradi.
Bu esa, o‘z navbatida bug fazasi tarkibining o‘zgarishiga olib keladi.
Ushbu o‘zgarishlar mexanizmini bilish uchun M.S.Vrevskiy tomonidan
quyidagi qonunlar yaratilgan:
b) bug‘ uchuvchanligi maksimumga ega bo‘lgan eritmalarning temperaturasi
(yoki bosimi) oshirilganda, azeotrop eritmalarda bug‘lanishi uchun katga
energiya talab etuvchi komponentning nisbiy qiymati ortadi. Bug‘ning
uchuvchanligi minumum bo‘lganda, eritmaning qaynash temperaturasi
oshirilganda azeotrop eritmada bug‘lanishi uchun kam energiya talab qiluvchi
komponentning nisbiy miqdori ko‘payadi.
Vrevskiy qonuniga binoan, azeotrop eritmalarni ajratish uchun bo-
simni o‘zgartirib haydash yoki rektifikatsiya qilish jarayonlaridan foydala
nish mumkin.
Bir-birida erimaydigan yoki qisman eriydigan suyuqlik aralashmalari.
Agar, A va V komponentlar bir-birida to‘liq erisa, komponentlar molekula-
larining o‘zaro tortishish kuchlari nolga teng bo‘ladi. Bunda, har bir kompo
nent o‘zini musgaqil tutadi va kuyidagi bosimda qaynaydi:
R = Rl+Rv
Agar, aralashma komponentlari bir - birida erimasa, istalgan kompo
nent parsial bosimi, uning o‘sha temperaturada to‘yingan bug‘ bosimiga teng.
5.16. Oddiy haydash
Suyuqlik aralashmalarini bir
ajratish jarayoni oddiy haydash deb
marotaba qisman buglatish yo‘li bilan nomlanadi. Oddiy haydash jarayonini
eritma komponentlari uchuvchanligi orasidagi farq katta bo‘lgan
hollardagina qo‘llash maqsadga muvofiq va yuqori samara beradi.
Oddiy haydash kuyidagi usullarda amalga oshiriladi:
fraksiyali haydash; deflegmatsiya bilan haydash; suv buti bilan
haydash; molekular haydash.
Oddiy haydash qurilmasi.
1 - kub; 2 - kondensator; 3 - distillyat yikgichlar.
Fraksiyali haydash B u usul
haydash kubidagi eritmani astasekin bug‘latish yo‘li bilan olib
boriladigan ajratish jarayonidir (-rasm). Jarayon davomida hosil
bo‘layotgan bug‘ kondensator 2 ga uza
tiladi va u yerda kondensatsiyalanib,
distillyat holatida yig‘gich 3 ga yuboriladi. Jarayon tugagandan so‘ng, kub 1 dagi
kub qoldig‘i chiqarib tashlanadi. K ub 1
to‘yingan suv bug‘i yoki tutun gazlari bilan qizdiriladi.
Eritmani haydash jarayonida kub qoldig‘ida yengil uchuvchan komponent
mikdori va distillyat tarkibidagi mikdori maksimal qiymatdan minimalga-
cha kamayadi. Shuning uchun, har xil tarkibli distillyat fraksiyalari turli
yig‘gichlarga ajratib olinadi. Har xil tarkibli mahsulot olishga
mo‘ljallangan eritmalarni ajratib olish usuli fraksiyali haydash deb nomlanadi.
Oddiy haydash davrida hosil bo‘layotgan bug‘ kubdan chiqarib olinadi va
har bir onda kubda qolgan eritma bilan muvozanatda bo‘ladi.
Bu usulda haydash atmosfera yoki vakuum ostida olib boriladi. Vakuum
ostida haydash usuli issikdikka chidamsiz eritmalarni ajratish imkoniyatini
yaratadi, chunki bu usulda qaynash temperaturasi pasayadi. Shuning uchun ham
bu usulda haydash davrida past temperaturali suv bug‘laridan foydalaniladi.
| 