ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Анализ работы ректификационных колонн и их расчет из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" Оговорим, что при этом перед подачей в колонну смесь подогревают до температуры кипения жидкости в том сечении колонны, в которое она поступает. [c.118] О-количество пара (кмоль/с), выходящего из колонны. [c.118] Уравнения рабочих линий. Поскольку условия работы укрепляющей и исчерпывающей частей ректификационной колонны различны, то рассмотрим материальные балансы для них отдельно. [c.118] Количество поднимающихся по колонне паров С = Ф + К = РК + Р = Р(К + 1). [c.119] При X = Хр у = Хр, т.е. рабочая линия укрепляющей части колонны пересекает диагональ с абсщ1сс0й Хр, что и следовало ожидать, учитывая второе допущение. [c.119] Если обозначить через / = Р Р, то Р = Pf. Количество стекающей по нижней части колонны флегмы Ь = Ф + Р = PR+fP = = P(R+f). Количество поднимающегося по колонне пара не меняется, т.е. [c.120] рабочая линия укрепляющей части колонны пересекает диагональ в точке с абсциссой Хр, а рабочая линия исчерпывающей части-в точке с абсциссой х г. Теперь выясним, где же эти линии пересекаются. [c.120] Рещая последнее выражение относительно абсциссы с координатой X, после простейших преобразований получаем х = Хр, т. е. [c.120] На оси абсцисс откладывают заданные концентрации Хр, Хр, х, и находят точки аис (см. рис. 17-18). Если величина Л задана, то на оси ординат откладывают отрезок В = Xp/ R -1-1) и соединяют точку d с точкой а. Проведя вертикаль из точки Хр до пересечения с линией ad, находят точку Ь пересечения рабочих линий и соединяют ее с точкой с. Таким образом, получают рабочие линии / -для укрепляющей и с-для исчерпывающей частей колонны. Для определения числа теоретических ступеней изменения концентрации между рабочими и равновесной линиями строят ступень в интервале концентраций Хр — х , как это было рассмотрено в разд. 15.7.2. [c.121] Отметим, что в отличие от абсорбции при ректификации рабочие линии располагаются ниже линии равновесия. [c.121] Анализ положения рабочих линий в зависимости от величины флегмового числа позволяет найти пределы изменения значений R и его выбор для оптимальной организации процесса. Практически флегмовое число не бывает задано, и его нужно правильно выбрать. Это особенно важно при больших производительностях установки. [c.121] Точка пересечения рабочих линий (т. Ь на рис. 17-19) зависит от величины В = Xp/ R - - 1), которая изменяется с изменением R (так как Хр = onst). Это точка может перемещаться по вертикали, выходящей из точки с координатой на абсциссе Хр, в интервале отрезка Пересечение рабочих линий в точках и 3 невозможно. Поясним, почему. [c.121] В одном случае (точка 2) рабочая линия пересекает линию равновесия, что невозможно, поскольку при ректификации j. [c.121] При пересечении рабочих линий в точке рабочие концентрации равны равновесным, что возможно только при бесконечно большой поверхности массопередачи, так как при этом = 0. Это следует, например, из уравнения массопередачи [Р = МЦК Ау р) при Уср = 0] или определения ЧЕП [ио, = О - У )/ Уср при А р = 0]. В этом случае (линия ас1у на рис. 17-19) флегмовое число должно быть минимальным, а величина отрезка Д-максимальной, т.е. [c.122] При пересечении рабочих линий в точке на диагонали, т.е. если бы направления рабочих линий совпадали с диагональю диаграммы, отрезок на оси ординат В был бы равен О, и тогда / = (хр — 0)/0 = со. При этом ЧТТ будет минимальным, так как рабочая линия максимально удалена от линии равновесия. Практически это возможно при работе колонны без отбора дистиллята (т.е. колонна работает на себя) и / = Ф/0 = оо. На практике рабочие линии пересекаются в точке Ьи К п, т. е. Л = аЛ ,п (где примерное значение а = 1,1 н- 3). [c.122] Таким образом, типичная зависимость ЧТТ ректификационной колонны от величины флегмового числа представлена на рис. 17-20. С помощью подобной зависимости п=/ Я) можно найти лишь ориентировочное значение рабочего флегмового числа, поскольку в данном случае на рис. 17-20 учитываются практически только капитальные вложения. Для нахождения оптимального флегмового числа необходимо учитывать еще и эксплуатационные затраты на проведение процесса ректификации, которые вносят существенный вклад в общую стоимость процесса (в рассматриваемом случае это прежде всего расходы теплоты на проведение процесса). [c.122] Из уравнения (17.37) видно, что расход теплоты на ректификацию существенно зависит от флегмового числа R. [c.124] Следует отметить, что расход теплоты на ректификацию достаточно велик. Поэтому при проектировании ректификационной установки нужно рассмотреть возможность рекуперации части затрачиваемой теплоты. [c.124] Наиболее заметная экономия может быть достигнута при использовании принципа теплового насоса, когда уходящий из колонны пар подвергается сжатию в компрессоре до давления, соответствующего требуемой температуре его конденсации в кубе-кипятиль-нйке. При этом отпадает необходимость в конденсаторе-дефлегматоре и расходе воды на конденсацию. Очевидно, что наиболее рациональное применение последнего варианта -при разделении смесей с близкими температурами кипения. [c.124] Вернуться к основной статье