ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет дестилляционных процессов Расчет дестиллера с помощью х—у диаграммы из "Дистилляция в производстве соды" Расчет процесса дестилляции бинарной смеси NHg—Н О не вызывает каких-либо затруднений и может быть выполнен любым из известных способов [35, 17 ] на основе физико-химических данных и кривых, помещенных в гл. I. [c.130] Простейший графический метод определения числа теоретических тарелок дестиллера исходит из допущений, что тепловые потери отсутствуют и что температура и давление сохраняются постоянными по всей высоте аппарата. Кроме того, принимая равными скрытые теплоты парообразования компонентов бинарной смеси, выраженные в ккал моль (а для системы NHg- -H O и в ктл/кг), получаем, что количества поднимающегося пара G кг/т и опускающейся жидкости L кг/т постоянны по всей высоте колонны. При этих допущениях расчет значительно упрощается, особенно, если иметь дело лишь с колонной исчерпывания . [c.130] Первое из этих уравнений изображается на х—у диаграмме (рис. 68) кривой равновесия бинарной смеси NHg—HgO. Зависимость между составом фаз на тарелках, определяемая вторым уравнением, изображается прямой АВ (рабочая линия). Эта линия проходит через точки (хв, у- ) и (х , у и), изображающие состав фаз в верхнем и нижнем сечениях колонны. Здесь Хв—концентрация NH3 (вес. %) в жидкости, входящей в колонну, х — концентрация NHg (вес. %) в отбросной жидкости, уходящей из колонны, г/i—концентрация NHg (вес. %) в газах, выходящих из колонны. Так как в низ колонны поступает чистый водяной пар, то концентрация NHg в нем г/н=0. [c.130] Составы жидкости и паров на тарелках изображаются на кривой равновесия точками 1,2. т, т. е. вершинами прямоугольных треугольников, гипотенузы которых лежат на рабочей линии. Катеты прямоугольных треугольников характеризуют, как известно, изменение состава фаз на каждой тарелке дестилляционной колонны. Число прямоугольных треугольников, располагающихся на рабочей линии между предельными координатами (Хв, i/i) и х , 0), равно числу теоретических тарелок т, необходимых для достижения заданной степени отгонки NHg из отбросной жидкости. [c.131] Последнее представляет собой движущую силу процесса, которая обеспечивает достижение концентрации распределяемого вещества на выходе из элемента аппарата, равной равновесной концентрации на входе в него. [c.131] Число ступеней изменения концентрации совпадает с числом теоретических тарелок и определяется тем же самым графическим построением. [c.131] Как указывают А. Плановский и А. Касаткин, метод теоретических тарелок можно применять лишь в тех случаях, когда кривая равновесия и рабочая линия представляют собой прямые линии. Как видно из рис. 69, для системы NH,—HgO, при малых концентрациях NHg в жидкости, кривая равновесия очень незначительно отличается от прямой, что позволяет пользоваться для расчета дестиллера методом теоретических тарелок . [c.131] Степень отгонки NHg в смесителе также можно рассчитать по л —у диаграмме. Рабочая линия смесителя В С (рис. 69) проходит через точки (хв, 0) и xq, i/o). Здесь Хс—средневзвешенная концентрация NHg в жидкостях, поступающих в смеситель, а i/ — концентрация NHg в парах, равновесная с составом жидкости, поступающей в дестиллер. [c.132] Результаты расчета изображены в наглядной форме на рис. 70. Очевидно, что для достижения заданной степени отгонки NHg из жидкости необходимо 9 теоретических тарелок. [c.132] В условиях приведенного выше расчета (рис. 70) общее число единиц переноса для 9 ступеней изменения концентрации , подсчитанное по способу, предложенному А. Плановским и А. Касаткиным, равно 6,56 отсюда вытекает, что число реальных тарелок содового дестиллера, эквивалентных единице переноса , равно 2. [c.134] Коэффициент полезного действия тарелки зависит главным образом от величины брызгоуноса с нижерасположенной тарелки на вы-шерасположенную. Как показали исследования М. Зеликина [32], в условиях содового дестиллера брызгоунос обычно довольно значителен. В зависимости от конструкции тарелки он колеблется в пределах 10—30% от расхода жидкости. [c.134] Графический расчет дестиллера с учетом брызгоуноса можно также выполнить по х—у диаграмме. [c.134] Из этих уравнений вытекает следующий порядок графического расчета дестиллера с учетом брызгоуноса (рис. 71). [c.134] Для условий разобранного выше примера расчета дестиллера, полагая а=0,б0 (что соответствует брызгоуносу 17,6%), найдем указанным способом потребное число тарелок дестиллера т = 11, что близко совпадает с фактическим их числом. [c.135] Существенным недостатком расчета дестиллера с помощью X—у диаграммы является то, что при этом не учитывается тепловая характеристика процесса. Если учитывать изменение температуры и теплосодержания жидкости и пара по высоте дестиллера, то уравнение (42) оказывается неправильным и рабочая линия дестиллера изображается кривой, построение которой может быть вьшолнено лишь с помощью сложных вычислений. [c.135] При расчете дестиллера нельзя применять /—а диаграмму для водно-аммиачных растворов, поскольку дестиллируемая жидкость содержит значительное количество растворенных солей (Na l и a lj), изменяющих ее теплосодержание. Для этого случая следует построить специальную /—а диаграмму для жидкости дестиллера. [c.136] Используем производственные данные по работе смесителя и дестиллера (диаметр аппарата 2,8 м, давление низа +30 см рт. ст., нагрузка 125 м час жидкости на выходе из аппарата), приведенные в табл. 32, и данные по зависимости между температурой и составом газа в дестиллере, приведенные в табл. 8. [c.136] Удельное теплосодержание / жидкости дестиллера (табл. 32) подсчитано путем деления общего ее теплосодержания (включая теплосодержание растворенных солей и твердых примесей) на количество H20+NHg, содержащихся в жидкости. [c.136] Жидкость Общее количество, . [c.137] Вернуться к основной статье