ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Схема расчета числа тарелок ректификационной колонки из "Правило фаз Издание 2" Иными словами, во время работы колонки имеют место ряд равновесий между жидкостью и паром, образующимся из этой жидкости, и, с другой стороны, нет равновесия между жидкой фазой, заполняющей каждую из тарелок, и парами, которые, конденсируясь, пополняют количество этой жидкой фазы. Степени отклонения от равновесия, имеющие место в ректификационных колонках, можно найти путем расчета. Но расчеты эти сложны и не всегда дают точные результаты. Для практических целей во многих случаях достаточно надежным является графическое решение задачи. [c.393] В ректификационных колонках, используемых в технике, разделяемая смесь подается на одну из средних тарелок. Жидкость, стекая вниз, постепенно обогащается менее летучим компонентом, а пары, поднимаясь вверх, обогащаются более летучим компонентом. Выбор тарелки, через которую должно производиться питание колонки, имеет большое значение. [c.393] Пример расчета числа тарелок дан на рис. 133. По оси абсцисс диаграммы рис. 133,а откладываются концентрации более летучего компонента в жидкой фазе, по оси ординат — концентрации более летучего компонента в парообразной фазе. [c.393] На основании кривой жидкости и кривой пара (рис. 132) строится кривая АВС, называемая кривой равновесия фаз. Каждая точка этой кривой отвечает особой температуре и показывает, каково содержание более летучего компонента в жидкой и газообразной фазах, находящихся в равновесии. Так, например, по графику рис. 132 при температуре 130° содержание гептана в жидкой фазе 30% и в парообразной фазе 86%. Этой температуре на кривой равновесия фаз отвечает точка Е (рис. 133). [c.393] Допустим, что производится разделение гептана и ундекана, взятых в весовом отношении 1 1. Температура тарелки, на которую поступает исходная разделяемая жидкая смесь, подбирается эмпирически. Приводимый ниже расчет делается несколько раз и принимается наиболее подходящий вариант. [c.393] Предположим, что в отгоняемых парах должно содержаться 0,995 гептана, а примесь гептана к ундекану, собираемому внизу колонки, должна составлять 0,005 от общего веса. Находим на кривой равновесия фаз точку а, отвечающую заданному составу отводимых паров . Эти пары находятся в равновесии с жидкостью верхней тарелки, из которо.й они образуются. Но та же жидкость не находится в равновесии с парами, поднимающимися с предыдущей тарелки и конденсирующимися под колпаком верхней тарелки (рис. 54). Это отклонение может быть рассчитано как для верхней, так и для всех нижерасположенных тарелок. В результате подобного расчета получается некоторая кривая, описывающая фактические соотношения между составами жидкостей и конденсирующихся над ними паров. Эта кривая лежит ниже кривой АВС и, как показывает опыт, может быть в случае технических расчетов заменена двумя прямыми АК и КС. [c.395] Зная состав жидкости х верхней тарелки, опускаем перпендикуляр на прямую КС и находим точку связывающую состав жидкости верхней тарелки и состав пара у2 второй тарелки, считая сверху. Затем по составу пара у2 находим точку Ь, связывающую равновесные составы пара уг и жидкости Х2 на второй тарелке. Далее этот цикл построений повторяется. Зная состав жидкости Х2 второй тарелки, опускаем из точки Ь перпендикуляр на прямую КС и находим точку ь связывающую неравновесные составы жидкости Хг и паров третьей тарелки уз, а по точке i находится точка с, связывающая составы Уз и Хз равновесных пара и жидкости третьей тарелки. Повторяя эти построения достаточное число раз, доходим до точки К. Число тарелок в верхней части колонки равно числу точек а, и т. д. Если строить геометрически идеальный чертеж, то число тарелок стремится к бесконечности. Но на самом деле мы не имеем строгого равновесия между жидкостью, подаваемой в колонку, и образующимся над ней паром. Точка, выражающая соотношение между составами этих двух фаз, лежит немного ниже точки К, и число тарелок оказывается вполне определенным. [c.395] Затем находим состав жидкости на второй тарелке, считая снизу. Эта жидкость не находится в равновесии с паром состава у, поднимающимся с первой тарелки. Соотнощение между этими неравновесными паром и жидкостью находится на основании прямой АК. Пару состава у отвечает жидкость состава х . Таким образом, точка р связывает состав жидкости х на второй тарелке и состав конденсирующегося над ней под колпаком пара у. [c.396] Жидкость на второй тарелке кипит, образуя равновесные с нею пары, и поэтому состав паров у находим по равновесной кривой, восстанавливая перпендикуляр из точки х . Повторяя описанные построения достаточное число раз, доходим до точки К. Число тарелок в нижней части колонки равно числу точек 5, р, и т. д., расположенных на равновесной кривой АВС. [c.396] Таким образом, общее число тарелок колонки равно тринадцати, т. е. одна тарелка, на которую поступает разгоняемая смесь, пять тарелок выше нее и семь тарелок ниже нее. [c.396] Вернуться к основной статье