ximia.org - сайт о химии для химиков
РАЗДЕЛЫ САЙТА
Разная химия
Неорганическая
Органическая
Биологическая
Наглядная биохимия
Токсикологическая

База знаний
Химическая энциклопедия
Справочник по веществам
Таблица Д.И. Менделеева
Гетероциклические соед.
Теплотехника
Углеводы

Партнёры по Химии
Всё об Алхимии

Химия в жизни
Каталог предприятий

Дополнительно
Лекарственные средства Фармацевтический справ.

 
Всё о Химии - Ximia.org

КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯ


Алфавитный указатель: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯ, разделение паровых и парогазовых смесей, основанное на различии составов пара и образующейся из него жидкости, Осуществляется путем частичной конденсации и послед. разделения жидкой и паровой фаз. В результате конденсат обогащается относительно менее летучими (высококипящими) компонентами, а несконденсировавшийся пар - более летучими (низкокипящими). Паровая смесь м.б. разделена на две и более фракций, причем каждая последующая имеет большее относит, содержание низкокипящих компонентов и соотв. более низкую т-ру конденсации, чем предыдущая. Многократно повторяя процессы частичной конденсации и разделения паровой и жидкой фаз, можно получить нек-рое кол-во практически чистого низкокипящего компонента. К. ф.-процесс, обратный фракционной дистилляции; может происходить на охлаждаемой пов-сти, а также в объеме пара или парогазовой смеси и сопровождается образованием тумана либо мелких кристаллов. Технол. установка для К. 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.
441_460-23.jpg
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 соотв. Gm, уi,m, с расходом Пm и составом xi,m получаемой фракции конденсата выражается ур-ниями материального баланса:
441_460-24.jpg
Изменение расходов и составов материальных потоков в произвольной m-й ступени установки К. ф. описывается ур-нием материального баланса для бесконечно малого элемента пов-сти теплообмена конденсатора [изменение содержания произвольного i-го компонента в паре d(Gyi) равно кол-ву этого компонента xidG, перешедшему в образовавшийся конденсат]. Интегрированием ур-ния материального баланса получаем выражение, аналогичное ур-нию Рэлея:
441_460-25.jpg
Результаты К.ф. обусловливаются фазовым равновесием и тепло- и массообменом между жидкой и паровой фазами. При этом определяющую роль играют гидродинамич. условия взаимод. 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 ур-ний (1)-(3) и ур-ний, описывающих равновесие между жидкостью и паром. В случае К.ф. бинарной смеси взаимосвязь расходов и составов исходной паровой смеси, фракций конденсата и несконденсировавшегося пара м.б. определена по фазовой диаграмме т-ра - состав (рис. 2). Если состав начальной
441_460-26.jpg
Рис. 2. Диаграмма т-ра состав для фракционной конденсации без массообмена между жидкостью и паром.

смеси ун и т-ра конденсации tн изображаются точкой N, при понижении т-ры 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 441_460-27.jpg. Аналогичным построением находятся расходы материальных потоков при охлаждении паровой смеси, напр. состава у1 от т-ры t1 до т-ры t2(DE/DF). Для идеальных смесей система ур-ний (1) и (3) решается аналитически, для реальных смесей - численными методами с помощью ЭВМ. В общем случае стекающая по охлаждаемой пов-сти жидкость и контактирующий с ней пар не находятся в равновесии, а их составы изменяются по высоте. Ур-ние материального баланса для элемента высоты пов-сти контакта фаз dh имеет вид:
441_460-28.jpg
где ypi - содержание компонента i в парe, находящемся в равновесии с жидкостью состава xi; yi - содержание компонента i в паре, проходящем через данное сечение пов-сти контакта фаз; Kоу - коэф. массопередачи; a - площадь пов-сти контакта жидкости и пара, приходящаяся на единицу высоты аппарата. Поскольку Коу>0, знак второго слагаемого в правой части ур-ния (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, к-рый 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 К.ф. - конденсаторы, к-рыми в пром-сти служат теплообменники разл. конструкций, а в лаб. практике - обычные холодильники. Рабочие параметры процесса: регулируемые - расходы начальной паровой смеси и хладагента, подаваемого в конденсаторы; контролируемые - помимо указанных, т-ры паровых смесей на входе в конденсатор и выходе из него, а также расход конденсата. К.ф. 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-хим. пром-сти и др. См. также Газов разделение.
===
Исп. литература для статьи «КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯ»:
Амелин А. Г., Теоретические основы образования тумана при конденсации пара, 3 изд., М., 1972; Коган В. Б., Теоретические основы типовых процессов химической технологии, Л., 1977; Исаченко В. П., Теплообмен при конденсации, М., 1977. В. Б. Коган.

Страница «КОНДЕНСАЦИЯ ФРАКЦИОННАЯ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

 

Всё о Химии для учителей, учеников, студентов и просто химиков