Кимёвий технологик жараён

Узлуксиз ишлайдиган ректификацион курилмалар. Бундай курилмалар саноатда кенг ишлатилади. Узлуксиз ишлайдиган ректификацион курилманинг принципиал схемаси 14 – расмда кўрсатилган Курилманинг асосий курилмаи ректификацион колоннадир. Колонна цилиндрсимон шаклда бўлиб, унинг ичига тарелкалар ёки насадкалар жойлаштирилган бўлади.

Даврий ишлайдиган ректификацион курилма схемаси:

1-хайдаш куби; 2-ректификацион колонна; 3-дефлегматор; 4-ажратгич; 5-совиткич; 6,7-йиггичлар

Узлуксиз ишлайдиган ректификацион курилма схемаси:

1-иситгич; 2-ректификацион колонна; 3-дефлегматор; 4-ажратгич; 5-совитгич; 6-дистиллят йиггич; 7-кайнатгич; 8-колдик махсулотни йиггич

Дастлабки аралашма иситгичда кайнаш температурасигача иситилади, сўнгра колоннанинг таъминловчи тарелкасига юборилади.

Таъминловчи тарелка курилмани икки кисмга (юкориги ва пастки колоннага) бўлади. Юкориги колоннада бугнинг таркиби енгил учувчан компонент билан бойиб боради, натижада таркиби тоза енгил учувчан компонентга якин бўлган буглар дифлегматорга берилади. Пастки колоннадаги суюклик таркибидан максимал микдорда енгил учувчан компонентни ажратиб олиш керак, бунда кайнатгичга кираётган суюкликнинг таркиби асосан тоза холдаги кийин учувчан компонентга якин бўлиши керак.

Шундай килиб, колоннанинг юкориги кисми буг таркибини оширувчи кисм ёки юкориги колонна деб аталади. Колоннанинг пастки кисми эса суюкликдан енгил учувчан компонентни максимал даража ажратувчи кисм ёки пастки колонна деб аталади.

Колоннанинг пастидан юкорига караб буглар харакат килади, бу буглар колоннанинг пастки кисмига кайнатгич (иссиклик алмашиниш курилмаи) оркали ўтади. Кайнатгич одатда колоннанинг ташкарисида ёки унинг пастки кисмида жойлашган бўлади. Бу иссиклик алмашиниш курилмаи бугнинг юкорига йуналган окими хосил килинади. Колоннанинг теппасидан пастга караб суюклик харакат килади. Буглар дефлегматорда конденсацияга учрайди. Дифлегматор совук сув билан совитилади. Хосил бўлган суюклик ажратгичда икки кисмга ажралади. Биринчи кисм флегма колоннанинг юкори тарелкасига берилади. Шундай килиб, колоннада суюк фазанинг пастга йуналган окими юзага келади. Иккинчи кисм – дистиллят совитилгандан сўнг йиггичга юборилади.

Дефлегматорда буглар тўла ёки кисман конденсацияга учрайди. Биринчи холда конденсат иккига бўлинади. Биринчи - кисм флегма курилмага кайтарилади, иккинчи кисм эса дистиллят (ректификат) ёки юкори махсулот совутгичда совитилгандан сўнг, йигиш идишига юборилади. Иккинчи холда эса дефлегматорда конденсацияга учрамаган буглар совитгичда конденсацияланади ва совитилади: бу холда ушбу иссиклик алмашиниш курилмаи дистиллят учун конденсатор – совутгич вазифасини бажаради.

Колоннанинг пастки кисмидан чикаётган колдик хам икки кисмга бўлинади. Биринчи кисм кайнатгичга юборилади, иккинчи кисм (пастки махсулот) эса совитгичда совитилгандан сўнг йигиш идишига тушади.

Ректификацион курилмалар одатда назорат-улчаш ва бошкарувчи асбоблар билан жихозланган бўлади. Бу асбоблар ёрдамида курилманинг ишини автоматик равишда бошкариш ва жараёнсни оптимал режимларда олиб бориш имкони тугилади.

Ректификацион курилмалар асосан икки турга булинади: 1) погонали контактли курилмалар (тарелкали колонналар); 2) узлуксиз контактли курилмалар (плёнкали ва насадкали колонналар). Тарелкали, насадкали ва айрим плёнкали курилмалар ички тузилиши (тарелка, насадка) га кўра абсорбцион колонналарга ўхшаш бўлади. Ректификацион калонналарни хисоблаш хам бир хар типдаги абсорбцион курилмаларни хисоблашдан фарк килмайди. Факат дастлаб юкориги ва пастги колонна алохида хисобланади, сўнгра ректификацион курилманинг умумий иш баландлиги аникланади. Ректификацион калонналар (абсорберлардан фаркли) кушимча иссиклик алмашиниш курилмалари (иситгич, кайнатгич, хайдаш куби, дефлегматор, конденсатор, совитгич) билан таъминланган бўлади. Бундан ташкари атроф мухитга таркаладиган иссикликнинг йўколишини камайтириш учун ректификацион калонналар иссиклик изоляцияси билан копланади.

Интенсив контактли тарелкаларнинг турлари; а-фазаларнинг икки зонали контактига эга бўлган тарелкалар; б-кўзгалувчан шарсимон насадкали тарелкалар

Ректификацион (ва абсорб­цион) курилмаларда асосан етти хил типдаги контакт тарелкалари ишлатилади: 1) Галвирсимон; 2) галвирсимон-клапанли; 3) клапанли; 4) жалюзали-клапанли; 5) калпокчали; 6) галвирсимон кўп куйилишли; 7) панжарали. Тарелкалар оралигидаги масофа h=200/1200мм бўлиши мумкин, кўпинча h нинг киймати 200; 300; 400; 500 ва 600 мм га тенг килиб олинади.

Расмда суюк ва газ (буг) фазалари ўртасида интенсив режимларни таъминлаб берувчи тарелкаларнинг айрим турлари кўрсатилган. Иккита зонали контактга эга бўлган тарелкада, а) буг суюклик плёнкаси тарелкадан куйилаётган жойда кўшимча контактга учрайди ва тарелкадаги суюклик катламидан ўтаётган пайтда эса барботажли режим хосил килади. Бу холат жараён тезлигининг ортишига олиб келади.

Расмнинг б кисмида кўрсатилган контакт курилмада шарлар катламидан фойдаланилганда тарелкалар оралигидаги бўшликда суюкликнинг бир-биридан ажратилган зич плёнкалари хосил бўлади, натижада бундай колоннадаги газ (ёки буг) нинг тезлигини галвирсимон тарелкаларга нибаттан 3-4 маротаба кўпайтириш имкони пайдо бўлади.

Роторли курилмаларда хам фазалар ўртасида интенсив контактли режим уюштирилади. Куйидаги расмда роторли курилмаларнинг икки хар контакт курилмалари кўрсатилган. Бундай курилмаларда марказдан кочма куч майдони хосил килиниб, суюклик валдаги тешиклар оркали очиб берилади. Роторли курилмалар иссикликка бардошсиз системаларни вакуум остида ректификация килиш учун кўлланилади. Бундай курилмаларнинг гидравлик каршилиги кам, бирок роторни айлантириш учун кўшимча энергия талаб килинади.

Роторли курилмаларнинг контакт курилмалари (а, б): 1-тарелка; 2-патрубкалар; 3- айланувчи конус; 4-томчи кайтаргич; 5- вал; 6-куйилиш курилмаси; 7- валдаги тешиклар; 8- тулкинсимон парраклар.

Дистилляцион ва ректификцион курилмаларнинг ишини интенсивлаш учун энергияга бўлган харажатларни камайтириш, интенсив гидродинамик режимларни ташкил килиш учун оптимал шарт-шароитлар яратилиши максадга мувофик бўлади.

Энергетик харажатларни камайтириш учун куйидаги ишлар килинган бўлиши керак: 1) ректификацон колонналарни яхши иссиклик изоляцияси билан коплаш 2) жараённи оптимал флегма билан олиб бориш; 3) иккиламчи иссиклик окимларидан ишлаб чикариш эхтиёжларини кондириш учун фойдаланиш; 4) мумкин бўлган шароитда курилманинг кубида суюкликни буглатиш учун ўткир бугни ишлатиш; 5) иссиклик насосини кўллаш; 6) айрим шароитларда, масалан, азеотроп аралашмаларини ректификациялаш пайтида хар хил босим билан ишлайдиган икки (ёки кўп) колоннали курилмалардан фойдаланиш.

Кимё саноатининг купчилик тармокларида ишлатиладиган насос ва компрессорлар, фильтр ва центрифугалар, циклон ва скрубберлар, иссиклик алмаштиргич ва куриткичлар хам асосий аппаратлар жумласига киради.

Кимё саноатида энергиянинг ишлатилиши технологик жараённинг характерига боглик. Купгина жараёнларда электр ва иссиклик энергиясидан фойдаланилади.

Кимё корхоналарида электр энергияси электрокимёвий жараёнларни утказишда (аралашма ва эритмалар электролизида) электротермик жараёнларда (эритиш, киздириш, юкори хароратда синтез килиш) ва электромагнит жараёнларни утказишда кулланилади.

Кимёвий саноатда электр энергиясини механик энергияга айлантириб, ундан кенг куламда физикавий операциялар: майдалаш, эзиш, аралаштириш, центрифугалаш, компрессор ва вентиляторларни иши учун кулланилади.

Баъзи бир элементлар олиш учун электр энергияси уртача сарфи.

Махсулот энергия сарфи, кВт.ч/т

Алюминий 18000-20000

Фосфор 13000-20000

Синтетик аммиак 3000-3500

Олтингугурт кислотаси 60-100

Кимёвий саноатда иссиклик энергияси биринчидан хар-хил физикавий жараёнларни амалга ошириш учун (киздириш, эритиш, куритиш буглантириш, дистилляция) ишлатилади.

Иккинчидан, кимёвий реакцияларни амалга ошириш учун реагентларни киздиришга ишлатилади. Бунда иссиклик ташувчилар сифатида ёкилгини ёндиришдан чикадиган тутун газлар, сув буги ва шу билан бирга ядро энергияси ишлатилади.

Технологик жараёнда узаро кетма-кет булган бир неча амаллар (операциялар) дан иборат булиб, улар махсус курилма, жихоз ва машиналарда амалга оширилади. Бу амаллар ва жихозлар кетма-кетлигини акс эттирувчи тизими технологик схема дейилади.

Технологик батартиб бошланишдан охиригача баён этилган матн холида ёки унинг тасвирий акси холадиган схематик куринишдан иборат булади. Бу схемада технологик жараённи тулик уз ичига олган барча жихоз аппарат ва машиналар ишлаб чикариш кетма-кетлигига мос холда тегишли шартли белгилар куринишида, технологик параметрлар кийматлари курсатилган холда акс эттирилади.

Технологик жараёнлар кимёвий аппаратлар - реакторларда боради. Реакторларда бир вактда гидравлик, иссиклик, диффузион ва кимёвий узгаришлар амалга ошади. Бу жараёнлар ва улар боришининг асосий параметрлари бирор махсулот ишлаб чикаришнинг ягона технологиясини ташкил этади.