ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рабочие линии процесса ректификации в у—.-диаграмме из "Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии Издание третье" Сущность процесса ректификации рассмотрим на простейшем примере разделения двухкомпонентной смеси. При ректификации исходная смесь делится на две части часть, обогащенную легколетучим компонентов, — дистиллят, и часть, обедненную легколетучим компонентом — остаток. Обозначим Gf — количество смеси, поступающей на ректификацию, кмоль др — количество поступающего дистиллята кмоль От — количество получающегося остатка, кмоль х , Хр, Хп, — содержание легколетучего компонента соответственно в исходной смеси, дистилляте и остатке, мольн. доли. [c.270] Обычно ректификационный аппарат состоит из двух частей, или ступеней — верхней и нижней, каждая из которых представляет собой любым способом организованную поверхность контакта фаз между паром и жидкостью. [c.271] Сущность процесса ректификации можно характеризовать как разделение жидкой смеси на дистиллят и остаток в результате противоточного взаимодействия жидкости с парами. [c.271] В нижней ступени (рис. 12.11) исходная, подвергаемая разделению смесъ, взаимодействует с паром, начальный состав которого равен составу остатка вследствие этого из смеси извлекается легколетучий компонент. [c.271] В верхней ступени пар начального состава, соответствующего составу исходной смеси, взаимодействует с жидкостью, начальный состав которой равен составу дистиллята вследствие этого пар обогащается легколетучим компонентом до требуемого предела, а менее летучий компонент извлекается из паровой фазы. [c.271] Пар для питания ректификационного аппарата получается многократным испарением жидкости, имеющей тот же состав, что и остаток, а жидкость — многократной конденсацией пара, имеющего состав, одинаковый с составом дистиллята. [c.271] Количество дистиллята, полученЦого в конденсаторе, равно количеству пара, направляющемуся в это устройство. Полученный в конденсаторе дистиллят делится на две части —одна часть направляется обратно в колонну (флегма), другая является отбираемым продуктом (дистиллят). [c.272] Пусть для получения 1 кмоль дистиллята необходимы испарение Ь кмоль жидкости и возврат в аппарат путем конденсации для взаимодействия с паровым потоком Я кмоль. Последнюю величину назовем флегмовым числом-, она представляет собой отношение количества возвращенного в колонну дистиллята (флегмы) к количеству отобранного дистиллята в виде продукта. [c.272] Полученное равенство доказывает, что разделение смеси при ректификации возможно в результате взаимодействия потоков паров и жидкостей в ректификационном аппарате при кратности испарения (/ +1) и кратности конденсации Я. [c.272] Для определения флегмового числа и вывода уравнений линий рабочих концентраций необходимо рассмотреть материальный баланс ректификации. [c.272] Уравнения (12.47) и (12.49) являются уравнениями линий рабочих концентраций для верхней и нижней части ректификационного аппарата. [c.273] Положения линий рабочих концентраций в у—х-диаграмме зависят не только от состава исходной смеси, но также от ее тепловых параметров. Возможны следующие случаи питания аппарата исходной смесью 1) при температуре ниже, чем температура кипения 2) при температуре кипения 3) смесью насыщенного пара и жидкости 4) насыщенным паром 5) перегретым паром. [c.273] Рассмотрим подробно два случая питание аппарата жидкой смесью при температуре кипения и питание аппарата исходной смесью в виде насыщенного пара. [c.273] Питание аппарата жидкой смесью при температуре кипения. [c.273] В рассматриваемом случае возможны два предельных положения рабочих линий 1—3 для верха и 3 —2 для низа колонны /—3 для верха и 3 —2 для низа колонны (рис. 12.12, а). [c.273] В = Хр/(Я+1) =0, и, следовательно, изменение рабочих концентраций в аппарате отвечает уравнению у=х и обе рабочие линии лежат на диагонали диаграммы. [c.274] В этих условиях ректификационный аппарат работает без отбора дистиллята и кубовой жидкости, что допустимо и целесообразно только при испытаниях аппаратуры и при проведении научно-исследовательских работ. Как видно из рис. 12.13, а, бесконечно большому флегмовому числу соответствует максимальная движущая сила. [c.274] Положение рабочих линий —3—2 соответствует работе заводской ректификационной аппаратуры. Точка 3, очевидно, может приближаться либо к своему верхнему пределу 3 , либо к нижнему 3. Соответственно этому изменяются флегмовое число и движущая сила процесса. [c.274] Поскольку проведение ректификации связано с испарением жидкости и соответствующими затратами тепла, на основании изложенного можно сформулировать одно из важнейших правил ректификации с уменьшением флегмового числа и, следовательно, затрат тепла на проведение процесса уменьшается движуш ая сила, и наоборот. [c.274] Оптимальное (рабочее) флегмовое число можно найти, исходя из минимального объема колонны. [c.275] Вернуться к основной статье