Оборудование для химической промышленности: 【Тема на неделю】 Расскажите о принципе флэш-выделения и его применении в нефтехимической промышленности (17.07.2011–30.07.2011)
Thread Content
Последнее изменение в этом посте было сделано пользователем wu_pb 17.07.2011 в 22:07. Пожалуйста, расскажите о принципе работы процесса флэш-выпаривания и его применении в нефтехимической промышленности. Например, в нефтеперерабатывающих установках используется для предварительной обработки сырой нефти — испарением удаляются имеющаяся в ней влага и легкие компоненты.
Метод испарения заключается в снижении давления в системе при определенной температуре; благодаря различию степени испаряемости различных компонентов при одинаковой температуре происходит испарение большого количества легких углеводородов с числом атомов углерода от 1 до 4, что позволяет отделить их от сырой нефти. Метод испарения может осуществляться при отрицательном давлении. После обезвоживания сырой нефти она, как правило, подвергается вспенению при отрицательном давлении при температуре 55–65°C и давлении 0,06–0,08 МПа (абсолютное). Также может быть нагревательное флэш-вспенивание. Как правило, флэш-вспенивание происходит при давлении 0,25–0,3 МПа (абсолютное) и температуре 120°C.
Ответ 1# wu_pb Согласно закону Генри P=EX, растворимость вещества в газофазе в растворителе в жидкой фазе различается при разных температурах и давлениях. При снижении давления растворителя растворенные в нем вещества быстро десорбируются и выделяются, что приводит к флэш-выпариванию. Энергия для испарения обеспечивается самим растворителем, поэтому в процессе испарения температура растворителя снижается. От более высокого определенного давления до более низкого определенного давления, при достижении равновесия десорбции количество десорбированного растворенного вещества остается постоянным, как и количество растворенного вещества, оставшегося в растворителе. Следовательно, у контроля процесса испарения есть всего одна цель – это контроль давления при испарении. Закон Генри. Закон Генри является одним из основных законов физической химии. Он был открыт британцем У. Генри в 1803 году в процессе исследования закономерностей растворимости газов в жидкостях. Этот закон можно сформулировать так: при определенной температуре концентрация определенного газа в растворе пропорциональна равновесному давлению этого газа над поверхностью жидкости. ”Эксперименты показывают, что это закон справедлив только тогда, когда растворимость газа в жидкости не очень высока. В таком случае газ представляет собой летучий растворенный вещество в разбавленном растворе, а давление газа соответствует паровому давлению этого растворенного вещества. Следовательно, закон Генри можно сформулировать и так: при определенной температуре давление пара растворенного вещества в разбавленном растворе пропорционально его концентрации:
pB = kxB
Здесь pB — это давление пара растворенного вещества в разбавленном растворе ； xB — это молярная доля растворенного вещества ； k — это константа Генри; её значение зависит от температуры, давления, а также от свойств растворяемого вещества и растворителя. Поскольку в разбавленных растворах различные концентрации пропорциональны друг другу, в вышеуказанной формуле xB может также представлять собой mB (массовую молярную концентрацию) или cB (молярную концентрацию), при этом значение k будет меняться. Закон Генри применим только тогда, когда молекулы растворенного вещества находятся в одинаковом состоянии в газофазе и жидкой фазе. Если молекулы растворенного вещества в растворе диссоциируют или ассоциируют, то в приведенной выше формуле xB (или mB, cB и т. д.) должно обозначать содержание той части вещества, которая находится в том же состоянии, что и молекулы в газовой фазе ； При невысоком общем давлении, если несколько газов растворяются одновременно в одной жидкости, закон Генри может применяться отдельно к каждому из этих газов ； В общем случае, чем более разбавлен раствор, тем точнее соблюдается закон Генри; при xB→0 растворенное вещество может полностью соответствовать этому закону. Принцип: в основе лежит снижение давления пара под действием давления, что позволяет большему количеству растворителя (обычно воды) испаряться в газообразное состояние, тем самым достигая цели концентрации. Структура: очень простая. Диаметр должен быть немного больше, похоже на циклонный сепаратор. Конечно, необходимо поддерживать определенную высоту, иначе жидкость тоже вытечет. Вспенивание — это процесс, при котором насыщенная вода под высоким давлением попадает в контейнер с более низким давлением; в результате резкого снижения давления эта насыщенная вода превращается частично в насыщенный пар и частично — в насыщенную воду при давлении внутри контейнера. Причина возникновения: когда вода нагревается под действием атмосферного давления, 100°C — это максимальная температура, при которой жидкая вода может существовать при данном давлении. Повторное нагревание не может повысить температуру воды, а лишь превратить её в пар. Тепло, которое поглощается водой до достижения ею температуры кипения, называется «явной теплотой», или явной теплотой насыщенной воды. Тепло, необходимое для превращения насыщенной воды в пар при одинаковом атмосферном давлении, называется «скрытой теплотой». Однако, если горячую воду нагревать под определенным давлением, то температура кипения воды будет выше 100°C, поэтому требуется больше явной теплоты. Чем выше давление, тем выше температура кипения воды, а также её теплоемкость. При снижении давления часть теплоты сенсибилизации выделяется; эта избыточная теплота поглощается в виде теплоты испарения, что приводит к тому, что часть воды «вспенивается» и превращается в пар. Фактическое положение вещей: при вспенении в трубопроводных системах может возникнуть эрозия клапанов. В таких случаях можно использовать клапаны с защитой от кавитации; они обладают способностью распределять разницу давлений путем многократного сужения потока. Также можно применять материалы, устойчивые к эрозии, вызванной кавитацией. Парообразование также может использоваться в качестве источника энергии: для переработки сточных вод в котлах тепловых электростанций и в производстве геотермальной энергии. При флэш-вспенивании также важно обращать внимание на пар, образующийся в процессе флэш-вспенивания. Что такое пар, образующийся при флэш-вспенивании? Когда горячая конденсатная вода или вода из котла, находящиеся под определенным давлением, снижают свое давление, часть воды снова испаряется; получаемый при этом пар называется паром флэш-вспышки. Почему пар для флэш-конденсации так важен? Поскольку в нем содержится тепло, необходимое для экономичной работы завода, его неиспользование приводит к бесполезной трате энергии. Как образуется пар от испарения? Когда вода нагревается под давлением атмосферы, 100°C — это максимальная температура, при которой жидкая вода может существовать при этом давлении. Повторное нагревание не может повысить температуру воды, а лишь превратить её в пар. Тепло, которое поглощается водой до достижения ею температуры кипения, называется «явной теплотой», или явной теплотой насыщенной воды. Тепло, необходимое для превращения насыщенной воды в пар при одинаковом атмосферном давлении, называется «скрытой теплотой». Однако, если горячую воду нагревать под определенным давлением, то температура кипения воды будет выше 100°C, поэтому требуется больше явной теплоты. Чем выше давление, тем выше температура кипения воды, а также её теплоемкость. При снижении давления часть теплоты сенсибилизации выделяется; эта избыточная теплота поглощается в виде теплоты испарения, что приводит к тому, что часть воды «вспенивается» и превращается в пар. У испарения также есть важные применения, например, технология испарительного конденсирования: создается вакуум, что снижает температуру кипения, позволяя происходить кипению при температуре ниже 100°, после чего удаляется конденсат. Преимущество заключается в том, что материал не повреждается при высоких температурах; его обычно используют в пищевой и фармацевтической промышленности. Принцип работы: Метод разделения, основанный на использовании различий в способности к испарению отдельных компонентов жидкой смеси; с помощью тепловой энергии происходит частичная испарация компонентов, в результате чего легкие компоненты концентрируются в паровой фазе, а тяжелые — в жидкой фазе. На самом деле, при расчетах дистилляции в колонне для каждого теоретического уровня необходимо проводить подобные расчеты испарения; однако в этом случае их обычно называют «расчетами равновесных уровней». С теоретической точки зрения эти расчеты более строги, но по сути они совпадают. Каждый из таких строгих расчетов — будь то расчеты испарения или расчеты равновесных уровней — должен учитывать три основных принципа равновесия: баланс массы, баланс энергии и фазовое равновесие. Следовательно, стандартный модуль для расчетов испарения позволяет учитывать изменения давления (повышение или снижение), а также обмен теплом и работой. Обмен внутренней и внешней работы, а также теплом отражается в балансе энергии, в то время как баланс массы и фазовое равновесие определяют долю пара и состав паровой и жидкой фаз. Кроме того, расчеты испарения имеют еще одну очень важную и сложную задачу — определение того, находится ли указанное состояние в двухфазном состоянии (пар-жидкость), или только в парообразном, или только в жидком состоянии. Расчеты фазового равновесия между жидкостями также обычно выполняются с помощью методов расчетов испарения; конечно, некоторые программы предназначены специально для решения этих задач, поскольку они требуют более сложных вычислений. Описанный выше подход к расчетам испарения является лишь одной из точек зрения; он не совсем строгий, но относительно более точный. В любом случае, независимо от того, используете ли вы PROII, ASPEN или HYSIS, расчеты испарения остаются одним из основных элементов этих программ.
pB = kxB
Здесь pB — это давление пара растворенного вещества в разбавленном растворе ； xB — это молярная доля растворенного вещества ； k — это константа Генри; её значение зависит от температуры, давления, а также от свойств растворяемого вещества и растворителя. Поскольку в разбавленных растворах различные концентрации пропорциональны друг другу, в вышеуказанной формуле xB может также представлять собой mB (массовую молярную концентрацию) или cB (молярную концентрацию), при этом значение k будет меняться. Закон Генри применим только тогда, когда молекулы растворенного вещества находятся в одинаковом состоянии в газофазе и жидкой фазе. Если молекулы растворенного вещества в растворе диссоциируют или ассоциируют, то в приведенной выше формуле xB (или mB, cB и т. д.) должно обозначать содержание той части вещества, которая находится в том же состоянии, что и молекулы в газовой фазе ； При невысоком общем давлении, если несколько газов растворяются одновременно в одной жидкости, закон Генри может применяться отдельно к каждому из этих газов ； В общем случае, чем более разбавлен раствор, тем точнее соблюдается закон Генри; при xB→0 растворенное вещество может полностью соответствовать этому закону. Принцип: в основе лежит снижение давления пара под действием давления, что позволяет большему количеству растворителя (обычно воды) испаряться в газообразное состояние, тем самым достигая цели концентрации. Структура: очень простая. Диаметр должен быть немного больше, похоже на циклонный сепаратор. Конечно, необходимо поддерживать определенную высоту, иначе жидкость тоже вытечет. Вспенивание — это процесс, при котором насыщенная вода под высоким давлением попадает в контейнер с более низким давлением; в результате резкого снижения давления эта насыщенная вода превращается частично в насыщенный пар и частично — в насыщенную воду при давлении внутри контейнера. Причина возникновения: когда вода нагревается под действием атмосферного давления, 100°C — это максимальная температура, при которой жидкая вода может существовать при данном давлении. Повторное нагревание не может повысить температуру воды, а лишь превратить её в пар. Тепло, которое поглощается водой до достижения ею температуры кипения, называется «явной теплотой», или явной теплотой насыщенной воды. Тепло, необходимое для превращения насыщенной воды в пар при одинаковом атмосферном давлении, называется «скрытой теплотой». Однако, если горячую воду нагревать под определенным давлением, то температура кипения воды будет выше 100°C, поэтому требуется больше явной теплоты. Чем выше давление, тем выше температура кипения воды, а также её теплоемкость. При снижении давления часть теплоты сенсибилизации выделяется; эта избыточная теплота поглощается в виде теплоты испарения, что приводит к тому, что часть воды «вспенивается» и превращается в пар. Фактическое положение вещей: при вспенении в трубопроводных системах может возникнуть эрозия клапанов. В таких случаях можно использовать клапаны с защитой от кавитации; они обладают способностью распределять разницу давлений путем многократного сужения потока. Также можно применять материалы, устойчивые к эрозии, вызванной кавитацией. Парообразование также может использоваться в качестве источника энергии: для переработки сточных вод в котлах тепловых электростанций и в производстве геотермальной энергии. При флэш-вспенивании также важно обращать внимание на пар, образующийся в процессе флэш-вспенивания. Что такое пар, образующийся при флэш-вспенивании? Когда горячая конденсатная вода или вода из котла, находящиеся под определенным давлением, снижают свое давление, часть воды снова испаряется; получаемый при этом пар называется паром флэш-вспышки. Почему пар для флэш-конденсации так важен? Поскольку в нем содержится тепло, необходимое для экономичной работы завода, его неиспользование приводит к бесполезной трате энергии. Как образуется пар от испарения? Когда вода нагревается под давлением атмосферы, 100°C — это максимальная температура, при которой жидкая вода может существовать при этом давлении. Повторное нагревание не может повысить температуру воды, а лишь превратить её в пар. Тепло, которое поглощается водой до достижения ею температуры кипения, называется «явной теплотой», или явной теплотой насыщенной воды. Тепло, необходимое для превращения насыщенной воды в пар при одинаковом атмосферном давлении, называется «скрытой теплотой». Однако, если горячую воду нагревать под определенным давлением, то температура кипения воды будет выше 100°C, поэтому требуется больше явной теплоты. Чем выше давление, тем выше температура кипения воды, а также её теплоемкость. При снижении давления часть теплоты сенсибилизации выделяется; эта избыточная теплота поглощается в виде теплоты испарения, что приводит к тому, что часть воды «вспенивается» и превращается в пар. У испарения также есть важные применения, например, технология испарительного конденсирования: создается вакуум, что снижает температуру кипения, позволяя происходить кипению при температуре ниже 100°, после чего удаляется конденсат. Преимущество заключается в том, что материал не повреждается при высоких температурах; его обычно используют в пищевой и фармацевтической промышленности. Принцип работы: Метод разделения, основанный на использовании различий в способности к испарению отдельных компонентов жидкой смеси; с помощью тепловой энергии происходит частичная испарация компонентов, в результате чего легкие компоненты концентрируются в паровой фазе, а тяжелые — в жидкой фазе. На самом деле, при расчетах дистилляции в колонне для каждого теоретического уровня необходимо проводить подобные расчеты испарения; однако в этом случае их обычно называют «расчетами равновесных уровней». С теоретической точки зрения эти расчеты более строги, но по сути они совпадают. Каждый из таких строгих расчетов — будь то расчеты испарения или расчеты равновесных уровней — должен учитывать три основных принципа равновесия: баланс массы, баланс энергии и фазовое равновесие. Следовательно, стандартный модуль для расчетов испарения позволяет учитывать изменения давления (повышение или снижение), а также обмен теплом и работой. Обмен внутренней и внешней работы, а также теплом отражается в балансе энергии, в то время как баланс массы и фазовое равновесие определяют долю пара и состав паровой и жидкой фаз. Кроме того, расчеты испарения имеют еще одну очень важную и сложную задачу — определение того, находится ли указанное состояние в двухфазном состоянии (пар-жидкость), или только в парообразном, или только в жидком состоянии. Расчеты фазового равновесия между жидкостями также обычно выполняются с помощью методов расчетов испарения; конечно, некоторые программы предназначены специально для решения этих задач, поскольку они требуют более сложных вычислений. Описанный выше подход к расчетам испарения является лишь одной из точек зрения; он не совсем строгий, но относительно более точный. В любом случае, независимо от того, используете ли вы PROII, ASPEN или HYSIS, расчеты испарения остаются одним из основных элементов этих программ.
Вспенивание — это процесс, при котором насыщенная вода под высоким давлением попадает в контейнер с более низким давлением; в результате резкого снижения давления эта насыщенная вода превращается частично в насыщенный пар и частично — в насыщенную воду при давлении внутри контейнера.
Вспенивание — это процесс, при котором насыщенная вода под высоким давлением попадает в контейнер с более низким давлением; в результате резкого снижения давления эта насыщенная вода превращается частично в насыщенный пар и частично — в насыщенную воду при давлении внутри контейнера.
Процесс поступления пара под высоким давлением и высокой температурой в пустую емкость представляет собой процесс разделения некоторых компонентов; он подчиняется теоретическому закону — закону Генри!