ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение числа теоретических тарелок при ректификации многоI компонентных смесей из "Ректификационные и абсорбционные аппараты" Число теоретических тарелок определяют путем совместного решения уравнений равновесия фаз, материального и теплового балансов для промежуточного сечения колонны. Применительно к полной ректификационной колонне эти уравнения имеют следующий вид. [c.63] Расчет процесса ректификации идеальных бинарных смесей при постоянном значении коэффициента а можно проводить по уравнениям (П. 71) — (11.75), выражая составы потоков как в весовых, так и в молярных концентрациях, а их количество соответственно в кг или в кмоль. [c.63] Уравнение (П. 71) устанавливает связь между составами пара и жидкости, уходящими с тарелки уравнения (11.71) и (11.74) — между составами пара, уходящего с тарелки, и жидкости, посту-паюа1ей на эту же тарелку. Уравнения (11.73) и (11.75) дают возможность учесть изменение количества потоков по высоте колонны. Выражения (11.72) и (11.73) называются уравнениями рабочих линий соответственно концентрационной и отгонной частей колонны. [c.64] Расчет числа теоретических тарелок путем непосредственного решения уравнений (II. 71) —(II. 75) связан с большим количеством трудоемких вычислений и поэтому на практике применяется редко. Обычно пользуются графическими или обобщенными аналитическими методами расчета. [c.64] Рассмотрим графический метод расчета числа теоретических тарелок по диаграмме у — х, известный в литературе как метод Мак-Кеба и Тиле. Если соотношение потоков пара и жидкости остается практически неизменным по высоте колонны, то рабочие линии, описываемые уравнениями (11.71) и (11.74), будут прямыми и расчет становится достаточно простым. [c.64] Значение д и величина доли отгона е связаны между собой соотношением 7=1 — е (при д = О—1). [c.64] При графическом построении числа теоретических тарелок для любого состояния исходного сырья (рис. 11.10) используется значение д, подсчитанное по уравнению (11.76). Из точки А на диагонали диаграммы с координатой, соответствующей составу сырья Хр, проводится условная линия д, тангенс угла наклона которой равен дКд—I). От точки О на диагонали диаграммы, координата которой соответствует составу дистиллята, проводится прямая до пересечения с условной линией д в точке С (рабочая линия концентрационной части колонны). Полученную точку С соединяют с точкой Е на диагонали диаграммы, абсцисса которой соответствует составу остатка. [c.64] Число теоретических тарелок определяют в результате построения ступенчатой линии между равновесной кривой и ломаной линией ОСЕ. Оно равно числу построенных ступеней. [c.64] При подаче сырья в жидкой фазе ( 7 0) или в паро-жидкостном состоянии тарелке питания соответствует ступень изменения концентраций на графике у — х), которую пересекает условная линия д (рис. II-10,а), при подаче сырья в паровой фазе 0) — ступень изменения концентраций, расположенная ниже условной линии 7 (рис. II-10, б). [c.65] При расчете числа теоретических тарелок колонны с двумя вводами питания (рис. 11-11, а) рабочие линии для верхней, нижней и средней частей колонны строят отдельно. Построение рабочих линий и числа ступеней разделения аналогично описанному выше, так как в этом случае тангенс угла наклона рабочих линий тоже равен соотношению расходов жидкости и пара в соответствующих частях колонны [52]. [c.65] В колонне с промежуточным подводом или отводом тепла изменяются по высоте флегмовые числа, и, следовательно, рабочие линии разных секций колонны на диаграмме у — х будут иметь разные углы наклона, однако пересекаться они будут в точках на диагонали диаграммы, соответствующих заданным составам дистиллята и остатка (рис. П-11,в) [76]. [c.66] При ректификации бинарных смесей, подчиняющихся закону Рауля — Дальтона, и при условии, что потоки пара и жидкости практически не меняются по высоте колонны, число теоретических тарелок можно определять также аналитическим путем. [c.66] Число теоретических тарелок в концентрационной Л 1 и отгонной N2 частях колонны при заданном орошении можно определить при помощи следующих уравнений [67, 77]. [c.67] Число теоретических тарелок для разделения бинарных смесей при бесконечном и заданном орошении можно определять приближенно по номограмме, приведенной в Приложениях на рис. 1Х-3 [77]. Пользование номограммой пояснено следующим конкретным примером (см. пунктирную линию) ув = 0,915 Хц — 0,059 / = 3,4 / мин = 1,7 а = 2,47 N = 9,52 = 5,7. [c.67] В уравнениях (II. 88) и (II. 89) лга, Жа — состав жидкости, стекающей с тарелки, который соответствует значениям концентрации, являющимся границами линейности равновесной зависимости. [c.68] При значительном изменении давления йо высоте колонны (например, ректификация под вакуумом) относительная летучесть компонентов смеси также может сильно изменяться. В этом случае расчет лучше проводить не по средним летучестям, а с использованием кривых равновесия для различных давлений, причем рабочие линии со ступенями изменения концентраций следует строить с учетом изменения давления в каждой ступени [81]. [c.69] Число теоретических тарелок систем, при разделении которых потоки пара и жидкости заметно изменяются по высоте колонны (главным образом вследствие различных скрытых теплот испарения компонентов), целесооб-, разно определять при помощи тепловой диаграммы [59,77,82]. [c.69] В случае изменения потоков по высоте колонны и при отсутствии экспериментальных данных по энтальпиям разделяемых смесей расчет числа теоретических тарелок можно проводить следующими способами по энтальпийной диаграмме, если ее предельные линии считать прямыми, соединяющими точки, соответствующие энтальпиям разделяемых компонентов, или обычным графическим методом в координатах у — х, используя уравнения рабочих линий, учитывающие изменение потоков вследствие различия теплот испарения компонентов [84]. [c.70] Вернуться к основной статье