Flash odpařování - Flash evaporation

Typický bleskový buben

Flash odpařování (nebo částečné odpařování) je částečná pára, ke které dochází, když a nasycená kapalina proud prochází snížením tlaku průchodem a škrticí ventil nebo jiné škrticí zařízení. Tento proces je jedním z nejjednodušších operace jednotky. Pokud je škrticí ventil nebo zařízení umístěno na vstupu do a tlaková nádoba takže k rychlému odpařování dochází v nádobě, pak se nádoba často označuje jako a bleskový buben.^[1][2]

Pokud je nasycená kapalina jednosložkovou kapalinou (například propan nebo kapalina amoniak ), část kapaliny okamžitě „bliká“ na páru. Pára i zbytková kapalina se ochladí na teplota nasycení kapaliny za sníženého tlaku. Toto se často označuje jako „automatické chlazení“ a je základem většiny konvenčních parní kompresní chlazení systémy.

Pokud je nasycená kapalina vícesložková kapalina (například směs propan, isobutan a normální butan ), záblesk páry je bohatší na více nestálý než zbývající kapalina.

Nekontrolované odpařování blesku může mít za následek explozi vroucí kapaliny (BLEVE ).

Bleskové odpařování jednosložkové kapaliny

Bleskové odpařování jednosložkové kapaliny je isenthalpic procesu a je často označován jako adiabatický záblesk. Následující rovnice, odvozená z jednoduché tepelné bilance kolem škrtícího ventilu nebo zařízení, se používá k předpovědi toho, kolik jednosložkové kapaliny se odpaří.

${ displaystyle X = { frac {H_ {u} ^ {L} -H_ {d} ^ {L}} {H_ {d} ^ {V} -H_ {d} ^ {L}}}}$^[3]

kde:
${ displaystyle X}$	= hmotnostní poměr odpařené kapaliny k celkové hmotnosti
${ displaystyle H_ {u} ^ {L}}$	= entalpie kapaliny proti proudu při teplotě a tlaku proti proudu, J / kg
${ displaystyle H_ {d} ^ {V}}$	= záblesková entalpie par při následném tlaku a odpovídajícím nasycením teplota, J / kg
${ displaystyle H_ {d} ^ {L}}$	= zbytková entalpie kapaliny při následném tlaku a odpovídajícím nasycením teplota, J / kg

Pokud nejsou k dispozici údaje entalpie požadované pro výše uvedenou rovnici, lze použít následující rovnici.

${ displaystyle X = { frac {c_ {p} (T_ {u} -T_ {d})} {H_ {v}}}}$

kde:
${ displaystyle X}$	= hmotnostní podíl odpařený
${ displaystyle c_ {p}}$	= kapalina měrné teplo při vstupní teplotě a tlaku, J / (kg ° C)
${ displaystyle T_ {u}}$	= teplota předřazené kapaliny, ° C
${ displaystyle T_ {d}}$	= kapalina teplota nasycení odpovídá následnému tlaku, ° C
${ displaystyle H_ {v}}$	= kapalina odpařovací teplo při následném tlaku a odpovídajícím nasycením teplota, J / kg

Zde se slova „proti proudu“ a „po proudu“ vztahují před a po průchodu kapaliny skrz škrticí ventil nebo zařízení.

Tento typ bleskového odpařování se používá v odsolování z brakický voda nebo oceánská voda „Vícestupňový blesk Destilace. "Voda se zahřívá a poté se vede do„ stadia "bleskového odpařování za sníženého tlaku, kde část vody bliká na páru. Tato pára se následně kondenzuje na vodu bez solí. Zavádí se zbytková slaná kapalina z prvního stupně do druhého stupně rychlého odpařování při tlaku nižším, než je tlak v prvním stupni. Více vody se vstřikuje do páry, která se také následně kondenzuje na vodu bez obsahu soli. Toto postupné použití několika stupňů rychlého odpařování pokračuje, dokud cíle návrhu velká část instalované odsolovací kapacity na světě využívá vícestupňovou bleskovou destilaci. Typicky mají tyto závody 24 nebo více po sobě jdoucích stupňů bleskového odpařování.

Rovnovážný záblesk vícesložkové kapaliny

The rovnovážný záblesk vícesložkové kapaliny lze vizualizovat jako jednoduché destilace proces pomocí jediného rovnovážná fáze. Je to velmi odlišné a složitější než bleskové odpařování jednosložkové kapaliny. U vícesložkové kapaliny vyžaduje výpočet množství odpařené páry a zbytkové kapaliny ve vzájemné rovnováze při dané teplotě a tlaku zkoušku a omyl iterativní řešení. Takový výpočet se běžně označuje jako rovnovážný bleskový výpočet. Zahrnuje to řešení Rachford-Riceova rovnice:^[4][5][6][7]

${ displaystyle sum _ {i} { frac {z_ {i} , (K_ {i} -1)} {1+ beta , (K_ {i} -1)}} = 0}$

kde:

• z_i je molární zlomek složky i v krmné kapalině (předpokládá se, že je známá);
• β je podíl krmiva, který se odpaří;
• K._i je rovnovážná konstanta složky i.

Rovnovážné konstanty K._i jsou obecně funkcí mnoha parametrů, ale nejdůležitější je pravděpodobně teplota; jsou definovány jako:

${ displaystyle y_ {i} = K_ {i} , x_ {i}}$

kde:

• X_i je molární zlomek složky i v kapalné fázi;
• y_i je molární zlomek složky i v plynné fázi.

Jakmile bude Rachford-Riceova rovnice vyřešena β, kompozice X_i a y_i lze okamžitě vypočítat jako:

${ displaystyle { begin {zarovnáno} x_ {i} & = { frac {z_ {i}} {1+ beta (K_ {i} -1)}} y_ {i} & = K_ {i } , x_ {i}. end {zarovnáno}}}$

Rachford-Riceova rovnice může mít několik řešení pro β, nanejvýš jeden z nich zaručuje vše X_i a y_i bude pozitivní. Zejména pokud existuje pouze jeden β pro který:

${ displaystyle { frac {1} {1-K _ { text {max}}}} = beta _ { text {min}} < beta < beta _ { text {max}} = { frac {1} {1-K _ { text {min}}}}}$

pak to β je řešení; pokud existuje více takových β 's, to znamená buď K._max<1 nebo K._min> 1, což znamená, že nelze udržet žádnou plynnou fázi (a proto β= 0) nebo naopak, že nemůže existovat žádná kapalná fáze (a proto β=1).

Je možné použít Newtonova metoda pro řešení výše uvedené vodní rovnice, ale existuje riziko konvergování na nesprávnou hodnotu β; je důležité inicializovat řešič na rozumnou počáteční hodnotu, například (β_max+β_min) / 2 (což však není dostačující: Newtonova metoda neposkytuje žádné záruky stability), nebo alternativně použijte řešení bracketingu, jako je metoda půlení nebo Brentova metoda, které zaručeně konvergují, ale mohou být pomalejší.

Rovnovážný záblesk vícesložkových kapalin je velmi široce využíván v ropné rafinerie, petrochemický a chemické závody a zpracování zemního plynu rostliny.

Kontrastujte s rozprašovacím sušením

Sušení rozprašováním je někdy vnímána jako forma bleskového odpařování. Přestože se jedná o formu odpařování kapaliny, je zcela odlišná od odpařování.

Při sušení rozprašováním, a kejda velmi malých pevných látek se rychle vysuší suspenzí v horkém plynu. Kaše je první atomizovaný na velmi malé kapičky kapaliny, které se poté stříkají do proudu horkého suchého vzduchu. Kapalina se rychle odpařuje a zanechává za sebou suchý prášek nebo suché pevné granule. Suchý prášek nebo pevné granule se získávají z odpadního vzduchu pomocí cyklóny, sáčkové filtry nebo elektrostatické odlučovače.

Přirozené odpařování blesku

Během může dojít k přirozenému odpařování blesku nebo usazování blesku zemětřesení což má za následek ukládání minerálů zadržovaných v přesycená řešení, někdy dokonce cenné Ruda v případě vod zlatonosných, zlatonosných. To má za následek, když jsou bloky hornin rychle taženy a tlačeny od sebe chyby při běhání.^[8]

Viz také

• Výparník
• Separátor kapalina-pára
• Vícestupňová blesková destilace

Reference

externí odkazy

• Vapor a Flash Steam Animace, fotografie a technické vysvětlení rozdílu mezi Flash Steam a Vaporized frakcí.
• Flash Steam Tutorial Výhody zotavení bleskové páry, jak se to dělá a typické aplikace.
• Technologie odsolování vody na Středním východě a v západní Asii
• Diskuse o sušení rozprašováním
• Flash odpařovací program online Rychlá destilace uhlovodíkových sloučenin.