Ugrás a tartalomhoz

Diffúziós műveletek

Dr. Gulyás Lajos (2011)

4.2. Egyszerű folyamatos desztilláció és az egyensúlyi desztilláció

4.2. Egyszerű folyamatos desztilláció és az egyensúlyi desztilláció

Az egyszerű folyamatos desztillációs műveletben a folyamatosan betáplált elegyet a desztilláló üstben vagy forralóban részlegesen elgőzölögtetik, a kapott gőz- és folyadékfázist folyamatosan elvezetik olyan sebességgel, hogy a berendezésben a folyadékszint állandó maradjon. A gőzfázist kondenzáltatják, és kapják a D desztillátumot. A folyadékfázis az üst alján M maradékként hagyja el a kiforralót. Az egyszerű desztilláció elvi rajza az 4.2. ábrán láthatjuk.

4.2. ábra - Egyszerű folyamatos desztilláció elvi rajza.

4.2. Ábra. Egyszerű folyamatos desztilláció elvi rajza.

A flash- vagy egyensúlyi desztilláció abban különbözik az egyszerű folyamatos desztillációtól, hogy itt a szétválasztandó elegyet előzőleg egy lepárlóban felmelegítik, ami igen gyakran egy csőkemence, majd a gőz-folyadék elegy egy expanziós szelepen át a flash kamrába juttatják. A gőz teljes tömege egész idő alatt érintkezik a folyadékkal, így az elvezetett gőz- és folyadékfázis egymással egyensúlyban van. A flash desztillációt, amit a 4.3. ábrán mutatunk be, a petrolkémiai iparban a nyersolaj szeparációjára széles körben alkalmazzák. A nyersolaj 400 K és 900 kPa nyomáson lép be a csőkemencébe, és egy expanziós szelep után a flash kamrában 400 kPa nyomáson a jellemző 520 K egyensúlyi hőmérséklet áll be.

A műveleti számításokat az anyagmérlegből és az egyensúlyi összefüggésekből végezhetjük. Legyen B a desztilláló üstbe vagy a flash kamrába belépő xB összetételű szétválasztandó elegy-, G a kilépő y összetételű gőz-, és M a kilépő x összetételű folyadék anyagárama.

4.3. ábra - 4.3. Ábra. A flash desztilláció elvi rajza.

4.3. Ábra. A flash desztilláció elvi rajza.

Az anyagmérleg:

(4.13)

Illékonyabb anyag komponensmérlege:

(4.14)

Figyelembe véve a (4.13) egyenletet:

(4.15)

Az (4.15) egyenletből:

(4.16)

vagy az y-t kifejezve a munkavonal egyenletét kapjuk:

(4.17)

Az (4.17) munkavonal egyenlete és az egyensúlyi összefüggés például a (4.7) egyenlet (K faktorok) ismeretében, a kilépő egyensúlyban levő fázisok koncentrációi analitikusan kiszámíthatók.

Az egyensúlyi értékek grafikus meghatározásához meg kell szerkeszteni a munkavonal egyenletét, amit az (4.17) egyenlet két jellegzetes pontja ismeretében egyszerűen elvégezhető. Az egyik pont legyen az egyenletbe x = xB behelyettesítés esetén (xB, xB) pont, és a másik pont x = 0 behelyettesítés esetén a y= BxB/G a tengelymetszet. Ezután meg kell rajzolni, például táblázati adatokból, az egyensúlyi görbét. A 4.4. ábrán bemutatott munkavonal valamint az egyensúlyi görbe metszéspontja adja az egyensúlyi étékeket.

4.4. ábra - Az egyensúlyi desztilláció, egyensúlyi értékeinek grafikus meghatározása.

4.4. ábra. Az egyensúlyi desztilláció, egyensúlyi értékeinek grafikus meghatározása.