Аппаратурное разделение многокомпонентных смесей.
Прямоточная, противоточная конденсация.
Конденсация из газовой фазы
Конденсация из газовой смеси производится в конденсаторах проточного типа. Различают два способа ее проведения: это прямоточная конденсация и противоточная конденсация. При прямоточной конденсации газ движется сверху вниз вместе с конденсатом.
В этом случае газ по всему объему и на выходе находится в равновесии с образующейся жидкостью. Самая низкая температура в нижней части аппарата, поэтому выходящий конденсат содержит максимальное количество легколетучщих компонентов.
При противоточной конденсации газ движется снизу вверх на встречу стекающему конденсату. Эта конденсация получила широкое применение. В этом случае на ряду с процессом конденсации происходит массобмен между фазами, напоминающий массобмен при ректификации. В результате в выходящем газе максимум легкокипящих и минимум труднолетучих компонентов, а в конденсате наоборот.
Уравнение материального прямотока.
Основы процессы рис. 6.7, 6.8
Уравнение материального баланса прямотока.
Пусть N-моль газовй смеси состоящий из n-компонентов с концентрацией yN1, yN2… yNn массовых доли. При конденсации образуется L-моль конденсата, тогда (N-L) моль несконденсировавшегося газа.
Пусть y1, y2 … yn – концентрация компонентов в несконденсировавшемся газе x1, x2 … xn – концентрации в конденсате.
По каждому компоненту можно составить уравнение материального балана, которое запишется в следующем образом:
Выразим у согласно закону Дальтона, тогда:
Выразим все эти уравнения относительно х:
Задаются значением L1 и определяют х1 , х2 … хn и т.д. Затем суммируют х, если L задана правильно, то . Если нет, то сумма будет не равна 1, тогда задаются L2. Суммируют повторно, если верно, то , если нет, то тогда Lист. находят интерполяцией.
Расчет противоточной конденсации
Точного метода для расчета противоточной конденсации нет, есть приближенные методы с использованием степени извлечения.
Это доля компонентов (данного) перешедшего в конденсат, где в – это количество компонента перешедшего в конденсат, – это количество данного компонента в газе, поступающего в конденсатор. Предполагается, что отношение степени извлечения отдельных компонентов обратно пропорциональны отношению констант фазового равновесия в соответствующих компонентов.
Пользуясь этим компонентом по заданной степени извлечения, подсчитывают степени извлечения всех компонентов в смеси, а также состав остаточного газа и конденсата.