Физические методы переработки и использования газа: Учебное пособие, страница 34

<?         Л7         100        fSO       BOO      250        300      350      WO        450 СреднеfiaBeuieH/tafi   и/штичесяая   температура^ "С

Рис. IV.3.. График для определения давления схождения

Используя уравнение (IV.3), а также   ограничение

п

по составу У} У г ⁼ *» нетрудно получить вместо соотно­шения (IV.11) уравнение фазового равновесия:

*• = —=.i

В частности, для бинарной смеси имеем

ах 1 -f- (а — 1) л;

Равновесные составы фаз бинарных смесей можно определять также на основе значений констант фазово­го равновесия легко- и тяжелолетучих компонентов К\ и AV Решая систему уравнений фазового равновесия и ограничений по составу

i    *       i    ^l              /=1,2, получим расчетное выражение для определения состава жидкой равновесной фазы по легколетучему компоненту

* =

Состав паровой равновесной фазы определяют по уравнению (IV.3). Эти уравнения учитывают влияние температуры на равновесные составы фаз.

§ 2. СХЕМЫРАБОТЫАБСОРБЕРА, ДЕСОРБЕРА ИРЕКТИФИКАЦИОННОЙКОЛОННЫ. ВЫВОДОСНОВНЫХРАСЧЕТНЫХУРАВНЕНИИ

Заданную степень разделения газовых (паровых) и жидких смесей в процессах абсорбции, десорбции и ректификации получают при контакте неравновесных потоков пара и жидкости на нескольких ступенях, сое­диненных в противоточный разделительный каскад, вы­полненный обычно в виде вертикальной колонны с кон­тактными устройствами —- тарелками. Такой аппарат называется тарельчатой    колонной.    Раздели-

75

тельный эффект, аналогичный многоступенчатому про-тивоточному каскаду, достигается также непрерывным контактом фаз при движении неравновесных потоков в слое насадки, т. е. в насадочной колонне.

Простые абсорбционные и десорбционные колонны не имеют концевых холодильников-конденсаторов и ис­парителей, ректификационная колонна обязательно имеет для верхнего продукта конденсатор, а для нижне­го — кипятильник или испаритель (рис. IV.4). Часть ректификационной колонны, расположенная выше ввода сырья и предназначенная для разделения паровой сме­си, называется укрепляющей; часть колонны, располо­женная ниже ввода сырья и предназначенная для раз­деления жидкой смеси, называется отгонной.

Абсорбер работает следующим образом (рис. IV.4, а). Газ поступает вниз, а исходный (тощий) аб­сорбент на верх колонны. С низу колонны уходит насы­щенный извлеченными компонентами абсорбент, а с верху колонны — остаточный (сухой) газ.

При абсорбции углеводородов природных и нефтя­ных газов в качестве абсорбента обычно используют бензиновые или керосиновые фракции. Поскольку при поглощении углеводородов абсорбент нагревается за счет положительного теплового эффекта растворения компонентов в нефтяных фракциях, процесс абсорбции нефтяных и природных газов протекает неравномерно по высоте аппарата и сочетается одновременно с про­цессом десорбции компонентов из абсорбента. Так, на верхних тарелках абсорбера происходит в основном поглощение легких компонентов газовой смеси СН4 и С₂Н₆, на средних тарелках — поглощение компонентов С₃Н₈ и С₄Ню и на нижних тарелках поглощение более тяжелых компонентов C₅Hi2 + высшие с десорбцией поглощенных ранее компонентов (рис. IV.4, б).

В десорбере из тощего абсорбента выделяют компо­ненты отпаркой их десорбирующим агентом при пони­женном давлении и повышенной температуре процесса (рис. IV.4, в). Десорбцию проводят в тарельчатой или насадочной колонне, на верх которой подают насыщен­ный абсорбент, а вниз — отпаривающий агент, снизу выводят тощий абсорбент.

В практике газопереработки из насыщенного абсор­бента десорбируют легкие углеводороды в ректифика76