Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

11.7. ФЛЕГМА СОНИ

Флегма миқдорининг дистиллят миқдорига нисбати флегма сони деб аталади. Бу сон ректификацион колонна ишларини таҳлил қилишда муҳим аҳамиятга эга.
Дистиллятнинг берилган таркиби х_D ўзгармас бўлса, В кесманинг катталиги (11.9)-расм) фақат флегма сонига боғлиқ бўлади, чунки В=х_D/(R+1). Бунда R нинг кўпайиши билан В кесмаси камаяди, в нуқтаси вертикал бўйича пастга тушади ва силжиш (R=∞ бўлганда) то диаграмма диоганали билан кесишгунча давом этади (b^/ нуқтаси). Бунда жараённинг ҳаракатлантирувчи кучи (у*- у) максимал қийматига эга бўлади. R нинг камайиши билан b нуқтанинг ўрни вертикал бўйича юқорига силжийди. Бундай ҳолатда жараённинг ҳаракатлантирувчи кучи камаяди ва R маълум бир минимал қийматга эга бўлганда (қачонки b нуқтаси b ^// ҳолатни эгаллаганда) ҳаракатлантирувчи куч нулга тенг бўлиб қолади.
Демак колоннанинг ишлаши учун зарур булган флегма сонининг қиймати R_мин ва R=∞ чегаралари оралиғида бўлиши зарур. Бунда флегманинг иш сонини аниқлаш учун R_мин нинг қиймати маълум бўлиши керак.
R_мин нинг қиймати одатда ҳисоблаш йўли билан топилади. R_мин ни аниқлаш учун b ^// нуқтасидан (11.9-расм) а нуқтасининг ординатаси билан кесушгунча горизонтал кесма b ^//е ўтказилади. R_мин бўлганда юқориги колонна иш чизиғи қиялик бурчагининг тангенси аb^//е учбурчаги ае ва b ^//е катетларининг нисбати орқали аниқланади:
. (11.14)
Юқориги колонна иш чизиғининг тенгламасига асосан ва флегма сони минимал қийматга эга бўлганда tgα=R_мин/(R_мин+1). Иккала ифодаларни солиштириб, қуйидаги тенгламага эришамиз:
. (11.15)
Колоннанинг ўлчамлари ва иссиқлик ташувчи агентларнинг миқдорлари (иситкич учун сув буғи, дефлегматор учун совуқ сувнинг сарфи) флегма сонига қараб ўзгаради. Капитал маблағ ва колонналарни ишлатиш учун зарур бўлган сарфлар ҳам флегма сонига боғлиқ. Шу сабабли ҳақиқий флегма сонини ҳисоблаш катта аҳамиятга эга. Ҳақиқий флегма сонини график усулда аниқлаш мумкин. 11.11-расмдан кўриниб турибдики, колонналарни ишлатиш учун зарур бўлган ҳаражатлар(Х) флегма сонига(R) тўғри мутаносиблик равишда ортиб боради (1-чизиқ). Капитал маблағлар ва флегма сони





11.11-расм. Флегма сонининг мақбул қийматини аниқлашга доир:
1-қурилмани ишлатиш билан боғлиқ бўлган сарфлар; 2-капитал ҳаражатлар; 3-умумий ҳаражатлар.

оралигидаги боғлиқлик маълум минимумга эга (2-эгри чизиқ). Умумий сарфлар ва флегма сони ўртасидаги боғлиқлик ҳам минимум нуқтаси билан белгиланади (3-эгри чизиқ), бу минимумга тўғри келган R ҳақиқий флегма сонининг мақбул(оптимал) қиймати (R_опт) ни ташкил этади.

Амалиётда иш флегма сони тахминий ҳисоблашлар асосида аниқланади: R=φ R_мин, бу ерда φ – флегманинг кўпроқ олинишини ҳисобга олувчи коэффициент (φ>1). Агар ажратилаётган системалар учун φ нинг қиймати аниқ бўлмаса, бундай ҳолатда иш флегма сонини аниқлаш учун қуйидаги эмпирик боғлиқликдан фойдаланиш мумкин:
R = 1,3 R_мин + 0,3 .
Икки хил чегараланган режимларда (R= R_мин ва R=∞) флегма сони, колоннанинг иш баландлиги ва ректификация учун иссиқлик сарфи ўрталаридаги боғлиқликликни кўриб чиқамиз. Колоннанинг иш баландлиги концентрация ўзгаришларининг назарий сонига мутаносибдир.
R=∞ бўлганда иш чизиқлари диаграмманинг диоганали бўйлаб жойлашади, жараённинг ҳаракатлантирувчи кучи Δу = у*-у ёки Δх = х -х* энг катта қийматига эга бўлса, керак бўлган назарий поғоналар сони эса энг кичик қийматга тенг бўлади (11.12-расм, а). Демак R=∞ бўлганда колонна учун иш баландлиги энг кам бўлиши керак. Бироқ флегма сони R фақат D=0

хF хW хF х R=∞ а b хD хD хD х* хW У У* х х а б R=Rмин с

11.12-расм. Флегма сони билан ректификацион колонна баландлигининг ўзаро боғланиши:
а) R=∞ бўлганда; б) R_мин бўлганда.

бўлгандагина чексиз қийматга эга бўлади. Бунда дистиллят олинмайди, буғларнинг тўла конденсацияланишидан ҳосил бўлган ҳамма суюқлик колоннага флегма сифатида қайтарилади. Бу режимда колонна ўзича ишлайди ва тайёр маҳсулот бермайди. Шу сабабли R=∞ бўлгандаги режим нормал ишлаб чиқариш шароитларида қўлланилмайди. Флегма сонининг кўпайиши билан қайнаткичдаги буғланиши лозим бўлган суюқлик миқдори ортади. R=∞ бўлганда максимал катта миқдордаги суюқлик буғланиши керак. Бу ҳолат ўз навбатида энг катта миқдордаги иситувчи буғ сарфини талаб қилади.

R_мин бўлган режимда иш чизиғи мувозанат чизиғи билан кесишади (11.12-расм, б); бу нуқтада ҳаракатлантирувчи куч нулга тенг бўлади. Бунда назарий поғоналар сони энг катта кийматга эга бўлади. Демак, R_мин бўлган режим учун ректификацион колонна чексиз катта баландликка эга бўлиши зарур. Бир хил шароитларда иситувчи буғнинг сарфи флегма сонига пропорционал бўлганлиги учун R_мин режимда иситувчи буғнинг сарфи энг кам қийматга тенг бўлади. Шундай қилиб, флегма сони ортиши билан колоннанинг баландлиги камаяди, иситувчи буғ сарфи эса ортади. Шу билан бирга, флегма сони ортганда колоннага қайтаётган суюқлик миқдори ҳам ортади, бу ҳол ўз навбатида колонна диаметрининг катталашувига олиб келади.