ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет ректификации из "Процессы и аппараты кислородного и криогенного производства " Концентрационная и отгонная части колонн. Верхняя колонна аппарата двукратной ректификации имеет две зоны. Зону II от конденсатора до места ввода кубовой жидкости называют отгонной частью (рис. 70). В ней происходят отгонка низкокипящего компонента (азота) и повышение концентрации высококипящего компонента (кислорода), который стекает по тарелкам в межтрубное пространство конденсатора. Пары азота, поднимаясь по отгонной секции II, смешиваются с парами, образовавшимися в результате дросселирования жидкости из куба, и поступают в концентрационную часть аппарата /. Зону выше ввода жидкости из куба называют концентрационной частью. Она предназначена для получения низкокипящего компонента (азота). [c.62] Концентрации г/ав и Х(1-ив) в после дросселирования можно определить графическим методом, используя диаграмму Т — х — у (рис. 72). [c.63] Формулы (30). .. (34) справедливы для определения концентрации паров жидкости из куба и азота Л/ из карманов при дросселировании в верхнюю колонну. При графическом нахождении концентраций пара и жидкости, подаваемых в верхнюю колонну, диаграмму Т — л — у строят для давления азота после дросселирования в верхнюю колонну. [c.63] Рассмотрим участок колонны между двумя соседними тарелками 1 и 2 (рис. 73). [c.64] Величина Хда — a ai представляет собой изменение концентрации жидкости на первой тарелке, соответствующее изменение концентрации пара будет г/дз — г/д1. Из рис. 74 видно, что отношение (уд — i/ai)/( A2 — ai) — тангенс угла наклона прямой, выраженной уравнением (37). [c.65] Определим число тарелок в верхней колонне (концентрационная и отгонная части). Для концентрационной части колонны уравнение (42) выражает зависимость между массами жидкости т,- и пара М. [c.65] Решая совместно эти уравнения, получим у = гп/х/М. — КУк/М. [c.66] Эта линия пересекает диагональ диаграммы х — у в точке, соответствующей концентрации азота в газообразном кислороде концентрацией ук, который отводится из конденсатора. [c.66] Зная угол наклона 7 прямой, выраженной уравнением (45), к оси х и абсциссу Хс, находим точку С. Число построенных ступеней между прямыми, выраженными уравнениями (42) и (45), и равновесной кривой (рис. 79) равно числу тарелок в верхней колонне. Горизонтальные участки ступеней характеризуют концентрации пара и жидкости на тарелках. [c.66] Количество тарелок для концентрационной и отгонной частей нижней колонны находят аналогично змеевик, расположенный в кубе колонны, заменяет одну тарелку. [c.67] Уравнение рабочей линии. Линии на диаграмме л — у, построенные по уравнениям (42) и (45) для концентрационной и отгонной частей, называют рабочими. [c.67] В действительности масса жидкости и пара увеличивается с уменьшением концентрации в смеси высококипящего компонента — кислорода, т. е. теплота испарения по высоте колонны изменяется. Следовательно, рабочие линии должны быть кривыми. Для упрощения построения графика и расчета числа тарелок рабочие линии проводят прямыми. [c.67] При построении рабочих линий важно, чтобы они правильно отражали соотношение концентрации между жидкостью и паром в точках, которые расположены наиболее близко к кривой равновесия. Этими точками являются полюса / и II и точка пересечения рабочих линий С. [c.67] Из рассмотренного метода определения теоретического числа тарелок следует, что при уменьшении флегмового числа, равного tg 7, угол наклона рабочей линии концентрационной секции также уменьшается. При минимальном значении флегмового числа (Ф = 1) точка С находится на равновесной кривой (рис. 81). В этом случае концентрации жидкости и пара одинаковы и теоретическое число тарелок будет бесконечно большим. [c.68] С увеличением флегмового числа угол 7 увеличивается и при определенных значениях /Л/ и М рабочая линия совпадает с диагональю диаграмм х — г/ (т = 45°). В этом случае точка С находится на этой рабочей линии, т. е. вся масса поднимающегося пара конденсируется. При таких условиях процесс разделения происходит при минимальном количестве тарелок, масса отводимого азота А для верхней колонны и kf для нижней колонны равна нулю, Ф = = iTiflk = 00 и Ф = mJAf = 00. [c.68] Действительное число тарелок. В ранее проведенных расчетах определяли теоретическое число тарелок. При этом принимали следующие допущения концентрация жидкости в каждой точке тарелки одинакова, жидкость на тарелке имеет одинаковую высоту пар распределен равномерно по всей рабочей зоне жидкость и пар на тарелке находятся в равновесии. В действительности ни одно из перечисленных допущений не выполняется. Действительное число тарелок ректификационной колонны всегда больше теоретического числа на величину, которая компенсирует принятые допущения и обеспечивает заданное разделение, т. е. [c.68] Коэффищ1ент обогащения в зависимости от направления движения флегмы может быть больше или меньше единицы. При расчетах колонн принимают 1] = 1. [c.69] Другие методы определения числа тарелок. Метод Мак-Кэба и Тиле не дает точных результатов, так как не учитывает изменения флегмового числа по высоте колонны, изменения количества передаваемой теплоты при испарении и конденсации жидкости и пара, а также влияния аргона. [c.69] В точке С смесь состоит из двух фаз жидкость (1 — а) с концентрацией Х(1-а) с и пар а с концентрацией уас- По правилу смешения же ПС = а/(1 — а). [c.70] Вернуться к основной статье