ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗДЕЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗДЕЛЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ

2. Классификация методов Химические методы: основаны на реакционной способности соединений или групп соединений Физические методы: основаны на особенностях физических свойств Комбинированные

3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ ОДНОКРАТНОГО ИСПАРЕНИЯ, РЕКТИФИКАЦИИ, АДСОРБЦИИ, АБСОРБЦИИ, ЭКСТРАКЦИИ, КРИСТАЛЛИЗАЦИИ, МЕМБРАННЫХ МЕТОДОВ РАЗДЕЛЕНИЯ • Скорость перехода вещества пропорциональна степени отклонения от равновесия: где q – количество вещества, перешедшее из одной фазы в другую, кг/с; К – коэффициент пропорциональности (или коэффициент массопередачи, м/с); F – поверхность соприкосновения фаз, м2; С – движущая сила массопередачи, кг/м3; С– фактическая концентрация компонента в одной из фаз; С* – равновесная концентрация компонента в той же фазе.

4. Метод однократного испарения • Метод однократного испарения (ОИ) многокомпонентной углеводородной смеси заключается в определении доли паров, которые образуются при нагревании исходной смеси до заданной температуры.

5. Расчетное уравнение получают совместным решением уравнения материального баланса процесса ОИ по содержанию компонента i и уравнения равновесия фаз: при П < 0,4–0,5 МПа – мольная доля компонента i в исходной смеси; – мольные доли паров (доля отгона) и жидкой фазы соответственно; и – константа фазового равновесия компонента i. – давление насыщенных паров компонента i при температуре ОИ; П – давление в системе, при котором производится ОИ.

6. Совместным решением уравнений получаем: М Мi– молекулярная масса компонента; М – средняя молекулярная масса сырья.

7. Ректификация • Ректификацией называется массообменнный процесс разделения жидких смесей на чистые компоненты, различающиеся по температурам кипения, за счет противоточного многократного контактирования паров и жидкости.

8. В работающей ректификационной колонне через каждую тарелку проходят 4 потока: • 1) жидкость – флегма, стекающая с вышележащей тарелки; • 2) пары, поступающие с нижележащей тарелки; • 3) жидкость – флегма, уходящая на нижележащую тарелку; • 4) пары, поднимающиеся на вышележащую тарелку.

9. Схема потоков колонны:

10. При установившемся режиме работы колонны уравнение материального баланса представляется в следующем виде: F=D+W, тогда для низкокипящего компонентаFxF= DxD+ WxW. Из полученных уравнений, при известных F и xF, определяют количество либо дистиллята D, либо кубового остатка W:

11. Адсорбция • Адсорбция – это процесс концентрирования газов или жидкостей на поверхности твердых адсорбентов. Уравнение изотермы адсорбции Лэнгмюра гдеm – количество вещества, поглощенное массовой (или об.) единицей сорбента; А – константа, зависящая от свойств сорбента и поглощаемого вещества; – емкость монослоя (максимальная адсорбция при покрытии активных центров монослоя); – равновесное парциальное давление адсорбируемого i-го газа.

12. Например, при восстановлении СО2 (в газогенераторе, доменных печах) по реакции С(Т) + СО2(Г) = 2СО(Г) ΔН = –167,5 КДж,

13. Основные различия между физической и химической адсорбцией

14. Абсорбция Абсорбция – это процесс объемного поглощения газов и паров жидкостью с образованием раствора. Для абсорбционно-десорбционных процессов равновесие между газами и их растворами в жидкости выражается законом Генри: где р* – равновесное парциальное давление поглощаемого компонента в газе; N – молярная доля поглощаемого компонента в растворе; ψ – постоянная Генри (размерность давления).

15. Экстракция Движущая сила любого процесса, в том числе и при образовании раствора, характеризуется свободной энергией. Для любого раствора справедливо равенство Углеводородные системы можно рассматривать в первом приближении как идеальные, подчиняющиеся закону Рауля:

16. Коэффициент относительной летучести (α) растворяемых компонентов рассчитывается как отношение давлений насыщенного пара: При введении полярного растворителя система становится неидеальной: Коэффициент относительной летучести (αр) разделяемых компонентов в присутствии растворителя Селективность

17. Значение коэффициентов активности углеводородов различных гомологических рядов (при одинаковом числе углеродных атомов в молекуле) в полярных растворителях изменяется в ряду алканы > циклоалканы > алкены > алкадиены > арены. Максимальная селективность при данной температуре достигается при бесконечном разбавлении углеводородов: